Как рассчитать курс с помощью гироскопа и магнитометра

Question

Как рассчитать курс с помощью гироскопа и магнитометра

У меня есть необработанные данные гироскопа и магнитометра. на основе этих данных я должен рассчитать информацию о курсе с точностью до 1 град.

Я хотел бы знать, есть ли алгоритм, который может помочь мне получить информацию о курсе, используя доступную информацию с указанной точностью?

Любая статья или любая ссылка также будут полезны.

Спасибо

5

trigonometry gyroscope magnetometer heading sensor-fusion

Источник

user1409427 28 янв '16 в 12:18

1 ответ

Другие вопросы по тегам trigonometry gyroscope magnetometer heading sensor-fusion

user1388955 29 янв '16 в 09:34 2016-01-29 09:34 · Answer 1 · 2016-01-29 09:34

Я предполагаю, что вы используете телефон для сбора gyroscope+magnetometer данные.

Вы не можете рассчитать заголовок с Gyro+Magnetometer если вы не знаете начальное состояние устройства. Ты должен попробовать Accelerometer+Magnetometer, Вы можете получить значения заголовков от rotation-matrix' oryaw` компонент из API датчика движения устройства Android/IOS.

Если вы хотите реализовать свой собственный, попробуйте алгоритм компенсации наклона. Все, что вам нужно сделать, это внедрить компенсатор с компенсацией наклона, используя accelerometer а также magnetometer, Ты получаешь accelerometer а также magnetometer показания в кадре устройства. Accelerometer а также Magnetometer дает показания в зависимости от вращения устройства. Этот поворот содержит информацию о крене, тангаже и направлении движения устройства. Ниже приведено объяснение и вывод оценки заголовка с использованием accelerometer+magnetometer,

Алгоритм компенсации наклона

Позволять accelerometer а также magnetometer дать вам

$\ begin {bmatrix} G_x \\ G_y \\ G_z \ end {bmatrix} и \ begin {bmatrix} H_x \\ H_y \\ H_z \ end {bmatrix}$

показания соответственно. Они находятся в рамке устройства, а устройство вращается через

$\ begin {bmatrix} \ theta (roll) & \ phi (pitch) & \ psi (yaw) \ end {bmatrix}$ ,

куда $\ пси (рыскание)$ катится, что вы ищете. Таким образом, матрица вращения устройства будет

$R = R_y (\ theta) * R_x (\ phi) * R_z (\ psi)$

$\ begin {bmatrix} G_x \\ G_y \\ G_z \ end {bmatrix} = R_y (\ theta) * R_x (\ phi) * R_z (\ psi) * \ begin {bmatrix} 0 \\ 0 \\ g \ end {} bmatrix$

$\ begin {bmatrix} H_x \\ H_y \\ H_z \ end {bmatrix} = R_y (\ theta) * R_x (\ phi) * R_z (\ psi) * \ begin {bmatrix} Bcos \ delta \\ 0 \\ Bsin \ delta \ end {bmatrix}$

Мы должны решить для $\ пси$ , Так что пошаговое решение для $\ пси$ ,

$R_x (- \ phi) * R_y (- \ theta) * \ begin {bmatrix} G_x \\ G_y \\ G_z \ end {bmatrix} = R_z (\ psi) * \ begin {bmatrix} 0 \\ 0 \\ g \ конец {bmatrix}$

Сверху, приравнивая к нулю, получаем

$tan \ theta = (-G_x / G_z) \\ tan \ phi = G_y / (- G_x * sin \ theta + G_z * cos \ theta)$

имеющий $\ theta, \ phi$ сверху

$resB = R_x (- \ phi) * R_y (- \ theta) * \ begin {bmatrix} B_x \\ B_y \\ B_z \ end {bmatrix}$

$tan \ psi = ResB_x / ResB_y$

Это основной метод получения значения заголовка из accelerometer+magentomete, Значение рыскания / курса обеспечивается API-интерфейсами датчиков движения, присутствующими в мобильных телефонах.

Вы должны смотреть на несколько вещей при реализации sensor-fusion алгоритмы. Accelerometers не всегда направление силы тяжести, оно дает направление ускорения яичника, испытываемого датчиком, например, устройства с линейными ускорениями. Magnetometer показания подвергаются искажению из-за ферромагнитных веществ в непосредственной близости. Точность зависит от систематического компонента смещения в gyroscope датчик тоже.

Существует множество алгоритмов для оценки точных значений курса. Некоторые из них

Madgwick AHRS
Дополнительный фильтр
Фильтр Калмана
Компенсация магнитных возмущений, этот алгоритм дал лучшие результаты среди всех.