张团善,何颖

(西安工程大学 电子信息学院，西安 710048)



卡尔曼滤波在两轮自平衡代步车姿态检测中的应用

张团善,何颖

(西安工程大学 电子信息学院，西安 710048)

介绍了一种MENS加速度计、陀螺仪与嵌入式微控制器相结合的两轮自平衡代步车姿态检测系统。针对加速度计和陀螺仪测量分别存在噪声干扰和随机漂移误差，采用卡尔曼滤波实现传感器数据融合，补偿传感器测量误差，得到车体姿态的最优估计。将该算法移植到姿态检测系统的微控制器中，测试结果表明卡尔曼信息融合可以有效提高系统检测精度。

姿态检测；STM32F103RET6；卡尔曼滤波；数据融合

引 言

两轮自平衡代步车作为一种新型轻便的交通工具，具有运动灵活、结构简单、自平衡控制的特点。代步车在运动过程中需要不断地对车体的运动速度、角度等姿态信息进行及时准确的采集与估计，以实现车体的运动规划调整和动态平衡控制。

常用的姿态检测传感器为加速度计和陀螺仪。加速度计用于测量与惯性有关的加速度，经转化后获得角度值，其误差小，精度高，但动态角度测量噪声干扰较大。陀螺仪的作用是测量角速度信号，其本身极易受噪声干扰，同时由于温度变化、不稳定力矩等因素，陀螺仪会产生随机漂移误差，并随着时间的推移而累加变大[1]。参考文献[2]采用互补滤波的方法，根据传感器输出特性选择相应的滤波器，达到加速度计与陀螺仪信号相互补偿的作用，具有理论简单、响应快的特点，但对横向加速度和陀螺仪漂移不够敏感，所以无法得到姿态信息的准确估计。……