李文鹏，唐海洋

李文鹏，唐海洋

(西安工程大学 电子信息学院，西安 710048)

摘要:分析了四旋翼飞行器的姿态解算原理，提出了一种基于STM32的姿态测量系统。系统由STM32F407微控制器和捷联惯性测量组件(IMU)组成。利用四元数描述姿态进行坐标换算，采用多传感器数据融合方案，通过互补滤波算法进行数据融合，获取精确的姿态角，并完成姿态解算。实验结果表明，采用互补滤波算法有效融合了捷联惯性测量组件的传感器数据，实现了四旋翼飞行器的高精度姿态解算。

关键词:四旋翼飞行器；飞行控制系统；姿态解算；互补滤波器；STM32F407

引言

四旋翼飞行器具有机械结构简单、操纵灵活方便、维修成本低等优点，近年来得益于微机电系统(MEMS)的飞速发展，四旋翼飞行器的姿态测量系统开始向着低成本、小体积、高性能的方向快速发展。四旋翼飞行器飞行过程中，是否可以实时准确获得飞行器的姿态信息决定了飞行器的控制精度和稳定性[1]，所以姿态解算是飞行控制系统的核心。本文设计一种以STM32F407为主控制器的姿态测量系统，系统整合有3轴陀螺仪、3轴加速度计的MPU6050传感器和AK8975(3轴电子罗盘)传感器作为捷联惯性测量组件(Inertial Measurement Unit，IMU)，利用四元数对运动坐标进行描述，通过互补滤波解算出欧拉角。

1四旋翼飞行器的姿态描述

姿态解算属于飞行控制系统的核心部分，通过姿态矩阵可以得到飞行器的姿态和导航参数计算需要的数据，飞行器的姿态和航向体现了载体坐标系与地理坐标系之间的方位关系[2]。……