針對小型四旋翼飛行器姿態(tài)解算這一基本問題，詳細(xì)分析了姿態(tài)解算的過程，提出了其中的難點問題。應(yīng)用低成本捷聯(lián)慣性測量單元，設(shè)計了一種基于互補濾波器算法的姿態(tài)求解器。經(jīng)過實驗驗證表明： 與目前常用的卡爾曼濾波算法相比，采用互補濾波器算法的求解器能顯著降低對處理器速度和精度的要求，有效融合了捷聯(lián)慣性測量單元的傳感器數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了小型四旋翼飛行器的高精度姿態(tài)解算。

　　小型四旋翼飛行器由于具有廣闊的軍事和民用前景，使其成為了當(dāng)前的研究熱點。其中，姿態(tài)解算是此類四旋翼飛行器研究的關(guān)鍵問題之一。姿態(tài)解算的精度和速度將直接影響飛行控制算法的穩(wěn)定性、可靠性和實現(xiàn)的難易程度，所以，姿態(tài)解算是飛行控制實現(xiàn)的前提。隨著 MEMS 技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，小型飛行器姿態(tài)的測量普遍采用低成本的捷聯(lián)慣性測量單元（ inertial measurement unit， IMU） ，其主要由低成本陀螺儀、加速度傳感器和電子羅盤組成。MEMS 陀螺儀具有溫度漂移特性，加速度傳感器會受到飛行器飛行過程中機體振動的影響，同時電子羅盤是一種磁阻傳感器，容易受到外部磁場的干擾。因此，如何融合 IMU 多傳感器的數(shù)據(jù)，濾除外部干擾，得到高可靠性、高精度的姿態(tài)數(shù)據(jù)，是一項非常具有挑戰(zhàn)性的工作。

　　擴展卡爾曼濾波器算法是一種高精度的在飛行器中應(yīng)用非常廣泛的姿態(tài)解算算法，但是為其建立穩(wěn)定可靠的更新方程是比較困難的，而且其計算量很大，對處理器的運算速度和精度要求很高，不適合應(yīng)用于小型四旋翼飛行器的嵌入式微控制器（ MCU） 中。互補濾波器算法簡單可靠，對慣性器件的精度要求較低，在飛行器姿態(tài)解算中的應(yīng)用愈加廣泛。因此，本文設(shè)計了基于互補濾波器算法的四旋翼飛行器的姿態(tài)求解器，實現(xiàn)了長時間穩(wěn)定地輸出高精度姿態(tài)數(shù)據(jù)，滿足了四旋翼飛行器飛行控制的要求。