结论

IMU

paxhawk/pixhack自带的IMU（惯性测量模块）包含以下传感器：加速度计、陀螺仪、磁罗盘。

加速度计

三轴的加速度值
姿态值

陀螺仪

三轴的角速度值
姿态值

GPS

位置
速度

原理

加速度计

• 可以直接测量三轴的加速度值。
• 间接计算出姿态的近似值，计算公式如下：
  
• 优缺点：
  俯仰角和横滚角可以由加速度计测量得到，漂移小，但噪声大。

陀螺仪

• 陀螺仪可以直接测量出三轴的角速度值。
• 间接计算出姿态的近似值：
  
  将角速度进行积分即可得到姿态角的近似值。
• 优缺点：
  姿态角可以由角速度积分得到，噪声小，但是漂移大。

GPS

• GPS模块可以直接测量出速度、位置值。
• 优缺点：
  只能应用于室外环境，保证搜索到的卫星数>=10，不然误差或者漂移巨大。室内基本上搜索不到星。

传感器融合

使用不同传感器得到的测量数据进行融合，以得到更加准确的数据。

滤波算法

线性互补滤波

卡尔曼滤波KF

1

扩展卡尔曼滤波EKF

1

小结

(1) 为得到准确的姿态角数据，使用互补滤波算法对陀螺仪和加速度计的数据进行融合。
这种算法相当于对陀螺仪数据做高通滤波，而对加速度计数据做低通滤波。这样可以有效
消除陀螺仪和加速度计的测量噪声，将两者数据进行互补。
(2) 互补滤波算法中对陀螺仪和加速度计数据的使用是通过参数????????来控制的，改变????????值大小会
影响互补滤波效果。当????????值很大时，加速度计所起的作用很小，主要使用陀螺仪的值，而 当????????值很小时，陀螺仪所起的作用很小，主要使用加速度计的值。
(3) 设计出卡尔曼滤波器，建立过程模型和观测模型。实验结果表明，卡尔曼滤波器的滤
波效果要比互补滤波好，另一方面与Pixhawk自驾仪中自带的滤波算法比较接近。
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