자이로 및 가속도계 판독값 통합 [중복]

Question

가능한 중복:
자이로스코프와 가속도계 데이터 결합

나는 관련 논문을 많이 읽었다. Kalman filters, 그러나 수학 논문에서 실제 작업 코드로 전환하는 방법에 대해 공개적으로 접근 가능한 좋은 사례는 거의 없는 것 같습니다.

3축 가속도계와 가속도계 축 중 하나를 중심으로 회전을 측정하는 단일 자이로가 포함된 시스템이 있습니다.시스템은 사람이 쥐도록 설계되었으며, 대부분의 시간 동안 자이로는 중력 벡터 또는 그에 가까운 회전을 측정합니다.(동일 업계에 종사하는 사람들은 내가 말하는 내용을 이해할 것입니다. ;)) 나는 이것이 제약이 부족하다는 것을 알고 있습니다.

자이로에는 시스템의 각 인스턴스마다 약간씩 달라지는 거의 일정한 편향이 있는 것으로 보입니다.시스템이 기울어져 자이로 축이 중력과 동일 선상에 있지 않고 자이로 축을 중심으로 회전할 때 가속도계 판독값을 사용하여 자이로를 보정하도록 필터를 코딩하려면 어떻게 해야 합니까?그렇게 하기 위해서는 충분한 정보가 있어야 할 것 같지만, 정보가 없고 왜 대답이 필요하다는 말을 듣나요? :)

Answer 1

두 바퀴 균형을 잡는 로봇 nBot
이 저자가 바퀴가 두 개인 로봇의 균형 문제를 해결하기 위해 선택한 방법에 대한 많은 정보와 링크입니다.

Answer 2

여기에는 두 가지(또는 세 가지)의 별도 문제가 있는 것 같습니다.

1.당신은 칼만 필터 및/또는 그 뒤에 숨은 수학을 실제로 이해하지 못합니다.이는 올바르게 구현하고 사용하는 것을 매우 어렵게 만들 것입니다.

2.문제와 관련된 기본 물리학을 이해하지 못하는 것 같습니다.(기초 물리학은 단순하지 않기 때문에 단순 물리학이 아닌 기초 물리학을 의미합니다.)

Runga-Kutta 4와 같이 구현과 사용에 대한 예제가 포함된 많은 책을 찾을 수 있는 훨씬 간단한 통합기를 사용하는 것이 좋습니다.이 문제에는 충분할 것입니다.(고객이 Kalman을 지정했다면 그 이유를 문의하세요.)

문제가 제한된 이유는 장치가 수직으로 유지되는지 확인할 방법이 없고 실제 방향을 측정할 방법이 없는 것 같습니다.잠시 자이로를 잊어버리고 장치가 수직 축을 중심으로 회전할 수 없다고 가정합니다.아마도 3D로 위치를 추정하기 위해 세 개의 가속도계가 있습니다.따라서 X 방향의 가속도가 보이면 현재 X 방향의 위치에 대한 추정치가 증가합니다.마찬가지로, Z 방향의 가속도("위"라고 가정함)가 보이면 현재 Z 방향의 위치에 대한 추정치가 증가합니다.이제 장치를 Y축을 기준으로 30도 정도 약간 회전합니다.이제 장치가 X 방향을 따라 가속하고 있다고 생각하면 장치는 실제로 X에 표시된 것보다 약간 덜 가속하고 있습니다. 그리고 Z 방향으로도 가속되고 있습니다.따라서 귀하의 위치 추정치는 이제 올바르지 않습니다.

회전은 통합하기가 훨씬 더 어렵습니다(방정식이 더 "딱딱"하여 정밀도를 유지하기 위해 더 작은 시간 단계가 필요함).그러나 장치가 기울어지면(장치가 기울어졌다는 것을 알 수 없기 때문에) 오답을 계산하는 유사한 문제를 겪게 됩니다.수직 축에 대한 회전이 실제보다 크거나 작다고 생각할 것입니다. 왜냐하면 회전의 일부가 실제로 다른 축에 관한 것이기 때문입니다(가속 부분의 일부가 다른 축을 따라 있었던 것처럼).

아마도 수학을 공식화하는 데 도움을 주기 위해 컨설턴트(아니요, 저는 일자리를 구하는 것이 아닙니다)를 고용해야 할 수도 있습니다.

Answer 3

칼만 필터에 관심이 있다면 아마도 관성 측정을 통해 GPS 데이터를 늘리려고 할 것입니다.귀하의 질문에 대해:

"자이로 축이 중력과 공동화되지 않아서 자이로 축에 대해 회전되고있는 경우에 가속도계 판독 값을 사용하기 위해 필터를 코딩하는 방법은 시스템이 기울어 질 때 자이로를 교정합니다.그렇게하기에 충분한 정보가 있어야하는 것 같습니다. "

이것은 자이로컴패싱 정렬처럼 들립니다.공장 교정을 수행하고 장치를 벤치 위에 두고 있다고 가정하면 정렬을 독립적으로 측정할 수 있습니다.그런 다음 평준화 코드를 실행하여 측정 정렬과 자이로 압축 정렬 간의 차이에서 자이로 바이어스 오류를 작성하고 취소합니다.

자이로 드리프트를 즉시 업데이트하려면 칼만 필터가 필요합니다.

구현에 관해서는 7장을 권장합니다. GPS와 관성 통합 ~의 위성 위치 시스템 이론 및 응용 vol 2 주제에 대한 훌륭한 배경 지식을 가지고 있습니다.이론과 수학은 있지만 소스 코드는 없습니다.

Answer 4

탐색에 가속도계와 자이로스코프를 사용하는 방법에 대한 좋은 기사를 찾았습니다. 이 블로그.칼만 필터링 부분이 좀 흐릿한데 코드 샘플이 있는 것 같습니다.

Kalman 필터링에 대한 일반 리소스도 다음에서 찾을 수 있습니다. http://academic.csuohio.edu/simond/publications.html.에 언급된 기사 (8) 칼만 필터 뒤에 숨겨진 수학에 대한 소개는 너무 무섭지 않은 좋은 책입니다.

Answer 5

덴마크의 한 신사가 방금 글을 올렸습니다. 칼만 필터 유도의 실제 예 이 문제를 거의 정확하게 해결하기 위해.

Answer 6

Propeller uController를 개발 중이라면, 시차 개체 교환 일부 코드가 있습니다.좋은 질문입니다 ;-)