3.3.1　互补滤波

1）互补滤波基本概念。

对无人机上的惯性测量单元来说，加速度计对四轴的加速度比较敏感，取瞬时值计算倾角误差比较大；而陀螺仪积分得到的角度不受加速度的影响，但是随着时间的增加积分漂移和温度漂移带来的误差比较大。所以这两个传感器正好可以相互弥补缺点。短时间内用陀螺仪比较准确，以它为主；长时间用加速度计比较准确，这时候加大它的比重，这就是互补了。而滤波指的是加速度计要滤掉高频信号，陀螺仪要滤掉低频信号，互补滤波器就是根据传感器特性不同，通过不同的滤波器（高通或低通，互补的），然后再相加得到整个频带的信号。例如，加速度计测倾角，其动态响应较慢，在高频时信号不可用，所以可通过低通抑制高频；陀螺仪响应快，积分后可测倾角，不过由于零漂等，在低频段信号不好，通过高通滤波可抑制低频噪声。将两者结合，就将陀螺和加速度计的优点融合起来，得到在高频和低频都较好的信号，互补滤波需要选择切换的频率点，即高通和低通的频率。

2）用于姿态解算的互补滤波原理及应用。

图3.11准确地阐述了互补滤波的过程。正常情况下用陀螺仪的数据就可以进行姿态的更新，但是由于陀螺仪的积分误差，这里用acc（加速度）和mag（地磁信息）去校正，求出他们的误差用D去弥补。注意看看PID的公式和作用，PID是作用于误差（实际与期望之间的差值），最终反复调节，让实际值等于期望值。

图3.11　互补滤波流程图