给出基于拓展卡尔曼的无人机姿态解算的s函数(s-function函数用matlab代码给出)(输入为三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁强计,输出为三个姿态角)(解算过程采用四元数的形式)
时间: 2024-01-19 07:04:57 浏览: 54
好的,基于拓展卡尔曼的无人机姿态解算的s-function函数(基于四元数)可以如下给出(已经包含了注释说明):
```
function [sys, x0] = EKF_Attitude_Sfunc(t, x, u, flag, dt)
% 输入:
% t: 当前模拟时间
% x: 当前状态向量,7x1向量,分别为四元数和偏置误差
% u: 当前输入向量,9x1向量,分别为陀螺仪测量值、加速度计测量值和磁力计测量值
% flag: 模拟标志
% dt: 采样时间间隔,单位为s
% 输出:
% sys: 系统状态,7x1向量,分别为四元数和偏置误差
% x0: 初始状态向量,7x1向量,分别为四元数和偏置误差
switch flag
case 0 % 初始化
x0 = [1; 0; 0; 0; 0; 0; 0];
sys = x0;
case 2 % 系统状态更新
% 获取输入向量
gyro = u(1:3);
accel = u(4:6);
mag = u(7:9);
% 定义四元数向量
q = x(1:4);
% 定义偏置误差向量
b = x(5:7);
% 计算四元数微分方程
omega = gyro - b;
q_dot = 0.5 * [0 -omega'; omega -cross(omega, q)] * q;
% 根据四元数计算旋转矩阵
R_gb = quat2dcm(q');
% 计算测量向量
z = [accel; mag];
% 定义状态转移矩阵
F = [eye(4) -0.5 * dt * [0 omega'; -omega zeros(3)]]; % 四元数部分
F = blkdiag(F, eye(3)); % 偏置误差部分
% 定义观测矩阵
H = [zeros(3) R_gb'; R_gb' zeros(3)];
% 定义过程噪声标准差
Q = diag([0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.0001 0.0001 0.0001]);
% 定义测量噪声标准差
R = diag([0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1]);
% 计算残差
y = z - H * x;
% 计算卡尔曼增益
K = x(8:end) * H' * (H * x(8:end) * H' + R)^-1;
% 更新状态向量
sys = x + F' * [q_dot; zeros(3, 1)] + K * y;
% 更新协方差矩阵
P = F * [x(5:end); x(1:4)] * F' + Q;
sys = [sys(1:4); P(5:end)];
case 3 % 系统输出
% 输出姿态角(欧拉角)
sys = quat2eul(x(1:4)', 'ZYX');
case {1, 4, 9} % 不进行任何操作
sys = [];
otherwise
error(['Unhandled flag = ', num2str(flag)]);
end
end
```
需要注意的是,此函数中的角度均为弧度制。
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