【STM32L476 Nucleo】+建立组合导航系统04+飞上天的卡尔曼

本帖最后由 Alanliu 于 2016-5-30 09:14 编辑 各位好，撸主又来了，这次将带来组合导航系统的最终篇之飞上天的卡尔曼。一、卡尔曼滤波。 撸主上学的时候是学过卡尔曼滤波的，当时还是某位老教授给上的课，现在想想就后悔啊，当时就知道贪玩了，早知道有这机会就像这位老教授多请教几个问题，或许撸主的人生也会有所改变，成为CEO，迎娶白富美，哈哈想多了，白日梦呢。不过呢，安利一句，应该你走的弯路一点也不会少！！！卡尔曼滤波说简单很简单，就五个公式，无非就是矩阵运算加求逆什么的，不过我看了很多帖子，大家普遍感觉很难，难在什么地方呢，无非就是系统的建模，和矩阵运算，毕竟和大家想象的加减乘除不一样哈。不过呢，在撸主看来，这些都不是最难的，就拿一个组合导航系统的状态方程来说吧，它的建模都已经在无数的大神级人物的努力下，用比较精确的数学公式表达出来了。相对难一点的可能是量测方程，需要自己去研究量测量和状态方程的关系。但撸主认为，最难的绝不是这里，或者说是这五个公式最艺术的地方就在于参数的选择，就像PID调参数是一样的，调的好与不好天差地别。 卡尔曼滤波，不过是实现动态系统的迭代最小二乘，或是用在数据融合。到卡尔曼滤波的话，一直到现在，火星车上也需要有人人专门负责IMU。原因很简单，同样是Kalman，同样是PID，调的水平可以差很多。实现卡尔曼滤波当然不是神级操作，分分钟的事情，几行代码。但用得好就是神级操作，一辈子能成为专家也不错。就是现在，能在火星车包括着落等这一级别的工程中，把卡尔曼滤波用好的，全世界有几人？把特别考虑到登月是第一次，那就是神级操作。现在的新算法也是一大堆，理论可行，但为什么大家还在用Kalman呢？调参难度确实可以大到不可估计，如JPL火星车。就是如今，能在火星车包括其着陆中这样级别的工程中调好的，也是寥寥无几。登月所用的那些理论、算法，几乎肯定不会失传，但设计、调参，因为有很多的trick和经验，其实是有“失传”的危险的。有可能某个关键人物没了就做不出来了。其实直到今天，工程和实际中的问题一样多，工程中能做出登月、火星车式的工程，理论上能提出下一个卡尔曼滤波式的结果，都是大神。两者应该都指日可待，毕竟前者都提上日程了，后者的话，PID才100来年的历史，卡尔曼滤波才50来年，不大可能控制就到此为止了吧～ 上面这些是我转载的，说说我自己的理解吧。用了卡尔曼也有段时间了，给我最深刻的一点就是大道至简。卡尔曼滤波就像是数据融合中的道，而如何去调参数就是术了，诚如风清扬老爷子的独孤九剑一般的艺术。那位我比较敬重的老教授，一大把年纪了，还被洛阳某所请过去解决问题，最近听说上海的某所也要请他去设计实验之类的。这就是真正的把理论转化为艺术了吧，别人还真玩不了。二 、设计组合导航系统 在这里要提一个算法的验证流程，因为撸主本人呢是工科男，所以比较习惯用matlab先对算法的有效性做个验证，然后再把代码用c语言实现，这样的话会大大缩短开发周期。不说了，先上图。 很漂亮吧，可是移植到板子上各种问题层出不穷，其中最主要的是两个，一是滤波发散，另一个就是设置的堆栈大小不合适，导致数组数据被修改。更重要的是，板载的ST-LINK不知道怎么回事不支持多个断点，这一点徒增了好多工作量。 三、代码 开始撸代码了啊！！！ 四、实验 撸主抱着电脑绕着某个区域跑了一圈，然后得到了某些数据，并将它们导入到matlab和google earth 进行处理。 五、总结 到此为止，撸主完成了在L476上的测试，就体验来说，它的处理速度可能赶不上现在的Cortex A系列核心的处理器，但它的串口 I2C 定时器接口之多是其它赶不上，更何况它的低功耗特性。撸主此后会不定期更新L476的其他功能，比如定时器和其他设备比如树莓派的通信等等，说不定撸主因此成为一代网络写手哈哈！！！