This paper describes a method which determines the parameters of an object orientation in 3D space. The rotation angles calculation bases on the signals fusion obtained from the inertial measurement unit (IMU). The IMU measuring system provides information from a linear acceleration sensors (accelerometers), the Earth’s magnetic field sensors (magnetometers) and the angular velocity sensors (gyroscopes). Information about the object orientation is presented in the form of direction cosine matrix whose elements are observed in the state vector of the non-stationary Kalman filter. The vector components allow to determine the rotation angles (roll, pitch and yaw) associated with the object. The resulting waveforms, for different rotation angles, have no negative attributes associated with the construction and operation of the IMU measuring system. The described solution enables simple, fast and effective implementation of the proposed method in the IMU measuring systems
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy zaprezentowano sposób estymacji orientacji obiektu w przestrzeni trójwymiarowej z wykorzystaniem filtru komplementarnego. Wykorzystano konstrukcję filtru komplementarnego dla każdego z trzech kątów Eulera. Fuzja danych w tej filtracji polega na poprawie kątów wyznaczonych z układu akcelerometrów i magnetometrów oraz kątów z żyroskopów, zakładając rozdzielność częstotliwościową zakłóceń w tych dwóch kanałach pomiarowych. Celem opracowania jest analiza metod wyznaczania kątów z żyroskopu na potrzeby filtru komplementarnego i ich wpływu na dokładność estymacji orientacji. Zaproponowano metodę niezależnego całkowania pomiarów z żyroskopów, całkowania prędkości kątowych po uprzednim przeliczeniu ich do układu nawigacyjnego oraz macierzowego całkowania równania rotacji. Analizę wykonano na danych z symulatora czujnika IMU oraz dla danych pomiarowych z rzeczywistego sensora IMU.
EN
In the paper complementary filter is presented for estimating 3D orientation. The main aim of this paper is to analyze methods of determining the angles from gyroscopes. Angles from gyro are calculated by integration measurements directly in sensor frame, by integration angles velocity after transformation to navigation frame and by strapdown integration. Analysis of the complementary filter is presented for data from real IMU sensor and for data from IMU signal simulator.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.