四軸、平衡小車等的互補(bǔ)濾波的應(yīng)用

 互補(bǔ)濾波

加速度計(jì)對(duì)小車的加速度比較敏感，取瞬時(shí)值計(jì)算傾角誤差比較大;而陀螺儀積分得到的角度不受小車加速度的影響，但是隨著時(shí)間的增加積分漂移和溫度漂移帶來(lái)的誤差比較大。所以這兩個(gè)傳感器正好可以彌補(bǔ)相互的缺點(diǎn)。

互補(bǔ)濾波就是在短時(shí)間內(nèi)采用陀螺儀得到的角度做為最優(yōu)，定時(shí)對(duì)加速度采樣來(lái)的角度進(jìn)行取平均值來(lái)校正陀螺儀的得到的角度。簡(jiǎn)言之，短時(shí)間內(nèi)用陀螺儀比較準(zhǔn)確，以它為主;長(zhǎng)時(shí)間用加速度計(jì)比較準(zhǔn)確，這時(shí)候加大它的比重，這就是互補(bǔ)了。

加速度計(jì)要濾掉高頻信號(hào)，陀螺儀要濾掉低頻信號(hào)。

得到陀螺儀的角速度就可以使用四元數(shù)或歐拉法求解姿態(tài)角，然后通過加速度計(jì)的三軸加速度值就可以對(duì)姿態(tài)角進(jìn)行融合，這時(shí)的姿態(tài)角就基本可用了，然后就可以做你想做的事了。

互補(bǔ)濾波器就是根據(jù)傳感器特性不同，通過不同的濾波器(高通或低通，互補(bǔ)的)，然后再相加得到整個(gè)頻帶的信號(hào)。例如，加速度計(jì)測(cè)傾角，其動(dòng)態(tài)響應(yīng)較慢，在高頻時(shí)信號(hào)不可用，所以可通過低通抑制高頻;陀螺響應(yīng)快，積分后可測(cè)傾角，不過由于零漂等，在低頻段信號(hào)不好。通過高通濾波可抑制低頻噪聲。將兩者結(jié)合，就將陀螺和加表的優(yōu)點(diǎn)融合起來(lái)，得到在高頻和低頻都較好的信號(hào)。互補(bǔ)濾波需要選擇切換的頻率點(diǎn)，即高通和低通的頻率。