BBP飞控板中的坐标系变换

一般飞控板中至少存在以下坐标系:

  • 陀螺Gyro坐标系
  • 加速度计Acc坐标系
  • 磁强计Mag坐标系
  • 飞控板坐标系

在BBP飞控板采用的IMU为同时包含了陀螺(Gyro)及加速度计(Acc)的6轴传感器,故Gyro及Acc为同一坐标系。同时在磁强计LSM303当中还包含了一个加速度计,其坐标系相同。

通常情况下,如果要求各个传感器坐标轴保持一致,可能会给硬件设计带来麻烦,也没有必要。而且,飞控板在飞机上的安装朝向及方式,最好也能够根据机体特点进行调整,所以,在飞控程序中最好能够对传感器及飞控板坐标系进行灵活设置。

PH47代码框架中通过在机载控制参数系统中的12个参数来实现各传感器坐标统一,继而在统一坐标指向的基础上实现飞控板不同的摆放方式及指向。

BBP飞控板采用“前—右—下”即“北—东—地”的飞控板坐标系。飞控板上各传感器坐标系均统一到飞控板坐标系上。飞控板默认安装方式为有插座一面朝上,插座一端朝向飞机机尾。以下就以加速度计(IMU)为例讲述如何将传感器坐标系统一到飞控板坐标系。

IMU坐标系设定相关的参数为AccConvertX/Y/Z,及AccSameDirectX/YZ,其含义如下:

AccConvertX表示将IMU传感器(Acc/Gyo)X轴作为飞控板坐标系的某一轴,在参数设定中用0,1,2来分别代表飞控板坐标系的X、Y、Z轴。例如,在第一图中,IMU的X轴(绿色)是作为了飞控板坐标系的Y轴(紫色),故AccConvertX取值为1。

AccSameDirectX表示IMU坐标轴与飞控板坐标系坐标轴方向是否一致,+1表示方向一致。-1表示方向相反。在上面例子中IMU的X轴与飞控板坐标系的Y轴方向一致,故AccSameDirectX取值为+1。

与以上同理,AccConvertY表示将IMU的Y轴作为了飞控板坐标系的X轴,故取值为0,因为方向相反,故AccSameDirectX为-1.

掌握了传感器与飞控板坐标系统一的原理之后,如何实现飞控板不同摆放方式的设定也就很简单了。只需要根据飞控板安装方式重新设定飞控板坐标系,然后再将各传感器的坐标系统一到飞控板坐标系即可。


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