用IMU定位难点分析

【多传感器融合定位之IMU导航基础】 多传感器融合定位中最常用的一种传感器就是IMU,本节主要结合自己的学习和理解对IMU常用的知识点进行归纳总结,文中所提如有不足之处,还请各位批评指正。 阅读详情

用IMU定位难点分析

  1. IMU组成 
    一般IMU由加速度器acc、陀螺仪gyr组成,还可以外加一个磁力计mag;

    • acc积分可以得到速度,再积分可以得到位置;静止时可以得到姿态方向;
    • gyr积分可以得到姿态方向;
    • mag本身就可以得到姿态方向;
  2. IMU定位原理 
    对于acc+gyr方式:acc+gyr得到比较准确姿态,去除acc重力分量影响;二次积分可以得到位置; 
    对于acc+gyr+mag方式:需要acc+gyr+mag方式得到比较准确姿态,其他处理方式一样;

  3. 难点分析 
    IMU定位不准,主要由于2点造成:

    • a. 姿态不准导致重力影响去除不了,误差不断累积;
    • b. 器件本身漂移不能去除,如acc从静止到运动再到静止,acc积分得到的速度应该为0, 而实际不为0;

    现对上述2点进行说明:

    • 重力影响:可以采用一定的方法(如MahonyAHRS、MadgwickAHRS、Kalman,具体可参见xio):对于acc+gyr方式,acc只能在静止时得到姿态,运动时不能,因而在运动情况下姿态不准确,重力影响去除不了;对于acc+gyr+mag,可以用mag得到姿态,提高姿态准确性,当有磁场干扰时,该方式效果也存在问题;
    • 本身漂移:对于此问题,一般的处理方法为用高通滤波去除,但高通滤波后得到的只是相对运动关系,不能得到准确的位置信息;因而再实际应用中可以根据实际情况设计相应的处理方法,如步态定位中,可以采用运动静止判断,如下图所示为步态数据运动静止判断矫正后的效果: 
      步态数据矫正对比
  4. 应用 
    IMU定位存在不可避免的漂移,需针对具体应用设计相应的处理算法。 
    目前使用较多的步态定位。

惯性导航原理(八)-IMU的标定 文章目录IMU的标定加速度计的两位置法静态标定加速度计的两位置法静态标定(续)加速度计的六位置法标定算法陀螺标定原理标定方法总结新的标定方法如何测试和标定一个新的IMU? IMU的标定 可用参考源: 加速度计: 地球重力 陀螺仪: 地球自转或转台旋转 方法: 两位置、六位置法静态测试 角速率测试 所需设备: 转台 立方体 加速度计的两位置法静态标定 需要说明的是,以fup为例,加速度计敏感轴朝上,说明以上为正,根据比力方程,f=a-g,在静止时,a=0,因此f=-g,由于g的方向是向下的,而前 阅读详情

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