作者/李继阳，上海交通大学电子信息与电气工程学院



姿态显示系统的算法研究

作者/李继阳，上海交通大学电子信息与电气工程学院

文章摘要：随着高性能高分辨率的微机电系统传感器的发展，越来越多的系统中采用了低能耗，高精度，高可靠性的微机电传感器。其中基于微机电传感器的姿态显示系统已经初露头角并部分程度上投入应用。更高效，更精确的的解算算法对姿态显示系统十分重要，现对姿态解算的算法进行分析。

关键词：姿态 算法

姿态的解算方法一直是人们研究的方向，现代的高科技产品需要更加精确，更加稳定，更加迅速而占用更少的计算资源的姿态解算方法。但是综合各种解算方法来看，某一方面性能的突出必然是以牺牲其他方面的性能为代价来实现的，所以在工程应用中，要考虑实际的需要，选择最适合的解算方法而并非一味追求其中的某项指标。现对几种工程上常用的姿态算法进行分析。

图1.1

如图1.1所示，其中XYZ坐标为地理坐标系，X1Y1Z1为机体坐标系，初始条件机体坐标系与地理坐标系重合，图示中以绕Y轴旋转α角度为例，描述了地理系与机体系之间的转换。当Y轴发生α°的正向旋转时，X轴，Z轴相应的转过α个角度，从而使机体系与地理系不重合成为X1Y1Z1。当发生绕X轴或者Z轴的旋转时，同样可以有类似的表示。这说明，机体坐标系与地理坐标系之间可以通过转换矩阵来实现两种坐标系之间的转换。而当物体发生复杂的姿态变化时，就可以转化成一系列不同的姿态转换矩阵的按次序相乘。……