飞行姿态解算

大约半年前研究的东西，贴出来给大家分享下，不知到有没有同样想搞四轴飞控的朋友，可能会感兴趣。
如果有业内算法工程师能一起讨论就更好拉。
最近又来研究研究有关飞行姿态解算的算法，看看当时没搞懂的四元数算法。
主要也是学了网上几位大神的资源，才能小有所得。在这先附上参考一些大神心得的网址：
/wiki/四元數 四元数
/wiki/向量 向量
【Unity技巧】四元数（Quaternion）和旋转 四元数和旋转
学习笔记—四元数与欧拉角之间的转换 四元数和欧拉角之间的转换
[小应用]GD32F103+MPU9150 四轴飞行器第一步：9DOF姿态融合-GigaDevice GD32 MCU论坛 9DOF 姿态融合 （需要登录）
网络节点还有一些没有记录。。忘记地址了。。

毛果绣线菊很多解释上面帖子里都有了。我想从另一个方向来写这篇文章。

先来说说我了解这个东西的经过吧。现代投资组合理论和投资分析

说起对飞行姿态的解算，其实是相当复杂的一个过程，并不像我们一般认为的那么简单。
首先，一开始（包括我自己）一般可能有个误区：
姿态不就一个倾角嘛（类比斜面）？所以感觉只需要求一个倾斜角而已，感觉挺简单的。
仔细一想，发现其实有姿态有2个角度， 可以想象一个滑梯再像侧面翻滚一下，这样其实对于空间思维不太好的人已经有一点难度了。然后发现还需要再加一个是描述物体本身自旋的姿态。那么最后的结论为，姿态总共有3个轴。

那么以我本身的知识来说，如何能够检测出物体姿态的这3个变量呢？工业区位论
总共需要3个传感器。

第一步：+加速度传感器。
说起测量倾斜角，一般能看见的都使用水泡，铅垂线之类的东西。有传感器使用经验的第一感觉就会觉得使用重力传感器就OK啦。
电视指南
首先说说重力传感器的原理，这里说的重力传感器又叫加速度传感器。
加速度计和陀螺仪指南(很详细的介绍)

了解了这个东西以后，那么问题来了，仅仅靠加速度计能否完成角度的测量？答案是在静态情况下可以，在动态情况下不可以。

加 速度传感器，从这个名字（以及上面的原理）也可以看出，其测不是重力，而是重力引起的类似加速度带来的效应。所以对于其他的加速度同样会有读数（运动状态 的改变），特别在震动的时候（震动状态），该传感器会有非常大的数据变化，此时的数据难以反应重力的实际值，所以结论是单靠加速度传感器无法完成姿态解算。

第二步：+陀螺仪
既然单靠加速度传感器无法完成姿态解算，那还需要添加哪些传感器？通过上面资料 我们可以到至少还需要的一个传感器，陀螺仪。

陀螺仪测量出的数据为绕各个轴的旋转角速度。
通过高等数学的知识可以得出，对角速度进行积分，可以得到旋转角度。把旋转角度加到之前测出的姿态上，会得到一个新的姿态，设为姿态A，通过加速度传感器可以算出来一个姿态B，这样将这两个姿态一定融合，就可以得到一个比较准确的姿态，这也就是之后我们可以进行姿态融合的基础。
划蝽科
第三步：+地磁场传感器
其实我们还缺一个传感器，地磁场传感器，其实他有个通俗的名字：电子罗盘。
说到这，可能有人就已经知道为什么需要这个传感器了。当加速度传感器完全水平的时候，可以预料，重力传感器无法分辨出在水平面旋转的角度即绕Z轴的旋转无法显示出来，此时只有陀螺仪可以检测。