基于ARM與低成本MEMS器件的AHRS設計
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4．2 硬磁及非正交度校正
地磁場正常情況下測量到的三維數據在空間上的包絡應該是一個標準的圓球。但是磁場汁測量出來的數據由于受到外界磁場的影響，加上磁阻傳感器各軸的標度因子和非正交度，導致傳感器采集到的數據在三維空間內分布的包絡面為球心偏移原點的橢球面，磁場裸數據三維分布如圖4所示。本文引用地址：http://cqxgywz.com/article/148911.htm
橢球面約束方程如式(15)所示。
(m-c)T×(mT×U)(m-c)=1 (15)
其中m為傳感器測得的三維磁場強度，c為球心偏移的三維向量，U為標度岡子及非正交度校矩陣。磁場強度沒有實際意義，關心的是傳感器測量的地磁三維矢量方向，所以設磁場向量模為1。通過最小二乘法可以計算出U和c。磁場數據校正前后對比如圖5所示，左右兩圖為校正前后數據在XY平面上的投影。
5 實驗結果
AHRS放置在與1024線光柵編碼器固連的轉動平臺上，測試俯仰姿態角的測量精度及跟蹤性能，AHRS與編碼器測量曲線對比如圖6所示。
圖中實線為AHRS的測量值，點劃線為編碼器的測量值。當測試平臺以幅度約±10°的幅度擺動時。AHRS與編碼器測量數據相比在時間上滯后最大不超過5 ms，峰峰值相差不超過0．3°。
結語
基于四元數擴展卡爾曼濾波算法的AHRS具有更新速率高、實時性好、價格低廉的特點，能夠廣泛應用于手機、平板電腦等消費類電子產品，也能滿足一些機器人對姿態控制的測量需求。
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