Математика IMU, Поясните пожалуйста Опции

[alexPec]

Всем добрый день.
Есть такой алгоритм (картинка) взят из прикрепленного файла, стр.11. Так и не понял что ( и при каких допущениях) делает ветка акселерометра и обратной связи. Объясните дураку. Понял что корректируются значения углов гироскопа по акселерометру, но не понял, должен ли при этом объект НЕ испытывать ускорений или корректировка производится при любых условиях?
Если при любых условиях - то сразу вопрос: как? Хоть принципиально, за счет чего, если объект может ускоряться по любой оси (хотя сам в такое чудо не верю)?

Эскизы прикрепленных изображений

 

Прикрепленные файлы

 An_efficient_orientation_filter_for_inertial_and_inertialmagnetic_sensor_arrays.pdf ( 1.47 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 94

 

[amaora]

Если при любых условиях - то сразу вопрос: как? Хоть принципиально, за счет чего, если объект может ускоряться по любой оси (хотя сам в такое чудо не верю)?

Никак, система из двух неизвестно как себя ведущих величин не наблюдаема по сумме этих величин. В этой задаче обычно держаться за априорные предполежения о траекториях движения объекта, или дополнительные измерения.

Самое простое решение, предположить что на длительных временных отрезках среднее ускорение объекта равно нулю. Тогда средние измерения акселерометра в системе координат связанной с землей показывают гравитацию, с какой-то точностью. Имея измеряемый вектор находими его невязку с предполагаемым (полученным по ориентации из гироскопа как вы это называете) вектором, смотрим как применить невязку для обновления оценки ориентации. Можно фильтром Каламана, можно из геометрических соображений сформировать кватернион "доворота" и взять какой-то коэффициент смешивания для подавления шума.

Если есть возможность, можно учитывать известные ускорения.

[alexPec]

Никак, система из двух неизвестно как себя ведущих величин не наблюдаема по сумме этих величин. В этой задаче обычно держаться за априорные предполежения о траекториях движения объекта, или дополнительные измерения.

Самое простое решение, предположить что на длительных временных отрезках среднее ускорение объекта равно нулю. Тогда средние измерения акселерометра в системе координат связанной с землей показывают гравитацию, с какой-то точностью. Имея измеряемый вектор находими его невязку с предполагаемым (полученным по ориентации из гироскопа как вы это называете) вектором, смотрим как применить невязку для обновления оценки ориентации. Можно фильтром Каламана, можно из геометрических соображений сформировать кватернион "доворота" и взять какой-то коэффициент смешивания для подавления шума.

Если есть возможность, можно учитывать известные ускорения.

Поигрался с алгоритмом, похоже это он и делает. Крутишь гироскоп - угол нуля убегает, положишь обратно - за 3-5сек встает на место.

[ibk66]

Поигрался с алгоритмом, похоже это он и делает. Крутишь гироскоп - угол нуля убегает, положишь обратно - за 3-5сек встает на место.

Система будет работоспособна вне помещений при низкой динамике объектов. У меня получалось СКП азимута (в зависимости от динамики объекта и окружающей локальной магнитной обстановки) ~3-5Гр для "вращающегося" пешехода после предварительной выставки, наклоны лучше. Но, для низкодинамичного объекта, ИМХО, единственный способ.
Если не нужна привязка к истинному Северу (типа для манипуляторов в игрушках) но достаточно азимута относительно некоторого нуля, думаю будет получше, но такого не делал.

[alexPec]

Система будет работоспособна вне помещений при низкой динамике объектов. У меня получалось СКП азимута (в зависимости от динамики объекта и окружающей локальной магнитной обстановки) ~3-5Гр для "вращающегося" пешехода после предварительной выставки, наклоны лучше. Но, для низкодинамичного объекта, ИМХО, единственный способ.
Если не нужна привязка к истинному Северу (типа для манипуляторов в игрушках) но достаточно азимута относительно некоторого нуля, думаю будет получше, но такого не делал.

А почему вне помещений ? Сила тяжести и магнитное поле земли оно везде одинаково, ну или почти. И что такое СКП? У Вас эти цифры именно для алгоритма, реализованного в Free IMU? Коэффициент бета какой задавали?

[ibk66]

А почему вне помещений ? Сила тяжести и магнитное поле земли оно везде одинаково, ну или почти. И что такое СКП? У Вас эти цифры именно для алгоритма, реализованного в Free IMU? Коэффициент бета какой задавали?

1) Сила тяжести действительно одинакова, а вот магнитное поле Земли сильно нет. Точнее, поле то Земли одинаковое (в смысле более-менее соответствует моделям зависимости от широты-долготы-высоты), а вот локальные добавки сильно разные, в помещении магнитный компас и градусов на 90 повернуть может. Вы сами можете это посмотреть, даже если нет датчиков, сейчас магнитометры доступны в любом смартфоне на Андроиде, их хватит.
2) Точности будут зависеть как от алгоритма, так и от характеристик датчиков. СКП (СК погрешность) это СКО (СК отклонение), мне СКП привычнее.
3) Насчет Free IMU. Нет, у меня свой алгоритм, но они все более-менее стандартные, что-то серьезно меняется при изменении набора и/или класса точности датчиков. Могу и Free IMU посмотреть. На прошлой неделе реализовал третий практически цельнотянутый с форума electronix алгоритм и дал себе зарок попытаться что-то ответить на форуме по одной-двум темам, если квалификации хватит .

[alexPec]

На прошлой неделе реализовал третий практически цельнотянутый с форума electronix алгоритм и дал себе зарок попытаться что-то ответить на форуме по одной-двум темам, если квалификации хватит .

Так это, может поделитесь, если не жалко, просто сравнить интересно, у меня на базе free IMU. Можно и в личку если что...
Нуль плывет че-то очень хорошо у меня, без коррекции по гравитации и магнитному полю. Вот и охота сравнить - может что не так сделал.