基于卡尔曼滤波的两轮平衡姿态检测系统设计

作者：贾勇; 陈晓飞

来源：计算机测量与控制, 2020, 28(12): 53-56.

DOI：10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2020.12.011

• 卡尔兹曼滤波
• 两轮平衡
• 姿态检测
• 传感器

针对传统两轮平衡检测系统易受噪声等环境因素影响,导致测量产生误差的现象,提出基于卡尔曼滤波的两轮平衡系统设计;选择SCA610-CA1H1G型号姿态传感器,以MEMS技术为基础设计姿态传感器结构,具备可选择的多种数据输出模式;选取36V电源将3个12V12AH的铅酸电池利用串联在一起,为系统提供充足电源;设计主控芯片Pentium II/III/4系列CPU,将它的状态信息描述和对外输出;设计基于卡尔曼滤波的去噪流程,构建误差修正模型,通过四元数转旋转矩阵转移到当前设备坐标系上处理,由此获取姿态矩阵从本体坐标系旋转到另一个坐标系的过程,对测量数值进行归一化处理,可得到无量纲标量;使用定时采样三阶逼近法,更新四元数,完成姿态检测;由实验结果可知,无论是在0～15dB噪声环境,还是15～30dB噪声环境下,系统监测精准度最高为92%,为汽车、航天领域提供设备支持。

• 单位
  新疆工程学院