基于四元数的姿态解算matlab代码
时间: 2023-10-21 14:06:41 浏览: 143
基于四元数法的姿态解算
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抱歉,由于四元数的姿态解算涉及到具体的应用场景和算法,因此无法提供通用的 MATLAB 代码。建议根据具体的需求和算法,自行编写相应的代码。以下是一个使用基于四元数的姿态解算的例子,仅供参考:
```matlab
% 姿态解算例子
% 系统模型:IMU + GPS
% 使用四元数解算姿态
% 采用卡尔曼滤波进行数据融合
% 初始化
dt = 0.01; % 采样周期
g = 9.8; % 重力加速度
q = [1; 0; 0; 0]; % 初始四元数
P = eye(4); % 初始协方差矩阵
Q = diag([0.1, 0.1, 0.1, 0.1]); % 过程噪声
R = diag([0.5, 0.5, 0.5]); % 观测噪声
% 加载数据
load imu_data.mat % IMU数据
load gps_data.mat % GPS数据
% 数据融合
N = length(imu_data);
attitude = zeros(N, 3); % 存储姿态
for i = 1:N
% 读取IMU数据
gyro = imu_data(i, 1:3); % 角速度
accel = imu_data(i, 4:6); % 加速度
% 计算四元数增量
omega = gyro - q(2:4)' * gyro * q(2:4);
dq = [1; omega * dt / 2] .* q;
% 估计姿态
q = q + dq;
q = q / norm(q); % 归一化
% 计算卡尔曼滤波增益
H = [2 * q(3), -2 * q(2), 2 * q(1);
-2 * q(4), -2 * q(1), -2 * q(2);
-2 * q(1), 2 * q(4), -2 * q(3)];
K = P * H' * inv(H * P * H' + R);
% 读取GPS数据
if ~isempty(find(gps_data(:, 1) == i, 1))
% GPS有数据
pos = gps_data(find(gps_data(:, 1) == i), 2:4); % 位置
% 更新姿态
z = [atan2(2 * (q(1) * q(2) + q(3) * q(4)), 1 - 2 * (q(2)^2 + q(3)^2));
asin(2 * (q(1) * q(3) - q(2) * q(4)));
atan2(2 * (q(1) * q(4) + q(2) * q(3)), 1 - 2 * (q(3)^2 + q(4)^2))];
y = pos' - z;
q = q + K * y;
q = q / norm(q); % 归一化
P = (eye(4) - K * H) * P;
end
% 计算欧拉角
attitude(i, :) = [atan2(2*(q(1)*q(2)+q(3)*q(4)), 1-2*(q(2)^2+q(3)^2));
asin(2*(q(1)*q(3)-q(2)*q(4)));
atan2(2*(q(1)*q(4)+q(2)*q(3)), 1-2*(q(3)^2+q(4)^2))];
end
% 显示姿态
figure;
plot(attitude(:, 1), 'r'); % 横滚角
hold on;
plot(attitude(:, 2), 'g'); % 俯仰角
plot(attitude(:, 3), 'b'); % 偏航角
legend('Roll', 'Pitch', 'Yaw');
xlabel('Time (s)');
ylabel('Angle (rad)');
title('Attitude');
```
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