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重複の可能性：
ジャイロスコープと加速度計のデータを組み合わせる

私はに関する多くの論文を読んだことKalman filtersがありますが、数学の論文から実際の作業コードに移行するための、公的にアクセス可能な優れた作業例はほとんどないようです。

私は、3軸の加速度計と1つの加速度計の軸の周りの回転を測定する単一のジャイロを含むシステムを持っています。このシステムは人間が保持するように設計されており、多くの場合、ジャイロは重力ベクトルを中心に、または重力ベクトルに近い回転を測定します。（同じ業界で働いている人は、私が話していることをそこから認識している可能性があります;））これは制約が少ないことを認識しています。

ジャイロは、システムのインスタンスごとにわずかに異なるほぼ一定のバイアスを持っているように見えます。ジャイロ軸が重力と同一直線上になく、ジャイロ軸を中心に回転しているようにシステムが傾斜しているときに、加速度計の読み取り値を使用してジャイロを較正するフィルターをコーディングするにはどうすればよいですか？それを行うのに十分な情報があるはずですが、そうではないと言われ、なぜ答えもあるでしょう:)

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ここでは、2 つ (または 3 つ) の個別の問題があるようです。

1. カルマン フィルターやその背後にある数学を本当に理解していない。これにより、正しく実装して使用することが非常に難しくなります。

2. この問題に関係する基本的な物理学を理解していないようです。(基本的な物理学とは、単純ではないため、単純な物理学ではなく、基礎となる物理学を意味します。)

Runga-Kutta 4 など、より単純なインテグレーターを使用することをお勧めします。このインテグレーターについては、実装と使用の両方の例が記載された多くの本を見つけることができます。この問題には十分なはずです。(顧客がカルマンを指定した場合は、その理由をお問い合わせください。)

問題が制約されていない理由については、デバイスが垂直に保持されていることを保証する方法がなく、実際の向きを測定する方法がないように思えます。しばらくジャイロのことは忘れて、デバイスが垂直軸を中心に回転できないと仮定します。おそらく3Dで位置を推定するために、3つの加速度計があります。したがって、X 方向の加速度が見られる場合は、X 方向の推定位置を増やします。同様に、Z 方向 (「上」と仮定します) の加速度が見られる場合は、Z 方向の推定位置を増やします。次に、デバイスを少し回転させます。たとえば、Y 軸を中心に 30 度回転させます。X 方向に沿って加速しているとデバイスが認識した場合、デバイスは実際には X 方向に示されているよりも少しだけ加速しています。また、Z 方向にも加速しています。そのため、現在の位置推定は正しくありません。

回転は統合がはるかに困難です (方程式はより「硬く」、精度を維持するために必要な時間ステップは小さくなります)。しかし、デバイスが傾いている場合、間違った答えを計算するという同様の問題に悩まされます (デバイスが傾いていることを認識できないため)。回転の一部が実際には別の軸を中心にしているため (加速部分の一部が別の軸に沿っていたように)、垂直軸を中心とした回転が実際よりも大きいまたは小さいと見なされます。

おそらく、数学の定式化を支援するコンサルタントを雇う必要があります (いいえ、私は仕事を探しているわけではありません)。

于 2008-09-21T12:18:35.327 に答える
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カルマン フィルターに関心がある場合は、GPS データを慣性測定で補強するつもりかもしれません。あなたの質問について:

「ジャイロの軸が重力と同一線上になく、ジャイロの軸を中心に回転しているためにシステムが傾いているときに、加速度計の読み取り値を使用してジャイロを較正するようにフィルターをコーディングするにはどうすればよいでしょうか?そのための十分な情報」

これは、ジャイロコンパシングのアライメントのように聞こえます。工場でキャリブレーションを行っており、ユニットをベンチに置いていると仮定すると、アライメントを個別に測定できます。次に、作成するレベリング コードを実行し、メジャー アライメントとジャイロコンパス アライメントの差からジャイロ バイアス エラーを元に戻します。

ジャイロ ドリフトをオンザフライで更新する場合は、カルマン フィルターが必要になります。

実装に関しては、第 7 章GPS と全地球測位システムの理論と応用の慣性統合第 2 巻をお勧めします。このトピックに関する優れた背景があります。理論と数学はありますが、ソースコードはありません。

于 2009-01-18T21:18:31.613 に答える
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このブログで、ナビゲーションでの加速度計とジャイロスコープの使用に関する良い記事を見つけました。カルマン フィルタリングの部分は少しわかりにくいですが、コード サンプルがあるようです。

http://academic.csuohio.edu/simond/publications.htmlには、カルマン フィルター処理に関する一般的なリソースもあります。(8)で参照されている記事は、カルマン フィルターの背後にある数学の入門として、あまり怖くありません。

于 2008-10-15T13:51:58.020 に答える
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デンマークの紳士が、ほぼ正確にこの問題を解決するためのカルマン フィルターの導出の実例を投稿しました。

于 2012-09-10T18:50:21.593 に答える
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Propeller uController 用に開発している場合は、Parallax Object Exchangeにいくつかのコードがあります。素晴らしい質問です;-)

于 2010-05-27T20:16:09.167 に答える