自动标定实验：三轴传感器误差校正与磁力计标定

本资源是关于“第07讲_传感器标定实验1”的详细讲解，出自《多旋翼飞行器设计与控制》一书，由工业出版社于2018年发布，主要针对北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院的全权副教授进行的教学内容。实验分为五个部分：实验原理、基础实验、分析实验、设计实验以及小结。 在实验的起始阶段，重点介绍了实验所用的硬件，包括Pixhawk自驾仪系统，以及软件工具，如MATLAB 2017b及以上版本和PSP工具箱。传感器标定是实验的核心，特别是针对三轴加速度计和三轴磁力计的校准。 对于三轴加速度计，其标定是为了纠正由于生产和安装过程中的偏差导致的测量值不准确。实验原理基于加速度计的物理特性，即使在任意位置，加速度计读数应该反映重力大小不变这一原则。通过构建误差模型，利用最小二乘法估计标定所需的未知参数，如尺度因子和偏移，以校正加速度计的测量误差。 自动标定相较于一般标定方法，无需额外的外部设备，操作简单但可能精度稍逊。它涉及到求解一个优化问题，找到使目标函数最小化的变量值，从而确定加速度计的校准参数。实验不仅要求理解误差模型，还强调了实际操作中对参数估计和标定过程的理解。 对于三轴磁力计，标定的目的是减少生产、安装过程中的偏差以及环境因素对磁场读数的影响。同样，实验会涉及磁力计的误差模型建立，通过标定过程来校正其测量结果，确保飞行器导航系统的准确性。 这个实验提供了一个实践平台，让学生能够掌握传感器校准的重要性和方法，这对于多旋翼飞行器的设计与控制至关重要，因为准确的传感器数据是飞行稳定性和导航精度的基础。通过这个实验，学生将学会如何处理实际硬件中的偏差，并运用数学工具进行标定，提高设备性能。