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题名一种适用于惯性-地磁组合的自适应卡尔曼算法
被引量：3
- 1
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作者
戎海龙
彭翠云
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机构
常州大学城市轨道交通学院
常州大学信息科学与工程学院
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出处
《计算机工程与应用》
CSCD
北大核心
2018年第3期57-63,共7页
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基金
江苏省自然科学基金(No.BK20140265)
常州大学博士启动基金(No.ZMF11020003)
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文摘
现有的适用于惯性-地磁组合的姿态解算算法存在一个共性问题,即或者过于依赖陀螺仪而使得算法的动态精度较高但静态精度较差,或者过于依赖加速度计和地磁传感器组合而出现相反的结果,利用线加速度矢量的模动态调整对上述两者的依赖程度虽然有效但问题较大。提出实时估计加速度计输出矢量与地磁传感器输出矢量的向量积的模,并将估计残差作为姿态解算算法-扩展卡尔曼算法的观测噪声而构成自适应卡尔曼算法,该估计残差的特点是零均值、平稳且其方差在运动体运动时会明显增大,从而使得所提出的自适应卡尔曼算法兼具良好的静动态性能。实验比较了MTi及ADIS16480内置的卡尔曼算法和该文构造的自适应卡尔曼算法,结果证明了后者的有效性。
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关键词
惯性-地磁组合
自适应卡尔曼算法
人体姿态跟踪
估计残差
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Keywords
inertial-magnetic units
adaptive Kalman filter
human body attitude tracking
estimation error
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分类号
TP212.9
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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题名基于惯性—地磁组合的运动体姿态测量算法分析
被引量：3
- 2
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作者
戎海龙
彭翠云
马正华
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机构
常州大学信息科学与工程学院
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出处
《计算机应用研究》
CSCD
北大核心
2014年第6期1657-1660,共4页
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基金
国家自然科学基金资助项目(61201096)
机器人技术与系统国家重点实验室开放基金重点资助项目(SKLRS-2010-2D-09
+4 种基金
SKLRS-2010-MS-10)
江苏省高校自然科学研究面上资助项目(10KJB510003)
常州市科技资助项目(CJ20110023
CM20123006)
常州大学博士启动基金资助项目(ZMF11020003)
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文摘
惯性—地磁组合由于不需要外部参考源而可获得运动体姿态,因而在大空间范围内的人体运动跟踪领域获得广泛应用。目前适用于惯性—地磁组合的姿态测量算法很多,然而在传感器随机误差及运动体线加速度干扰的影响下,这些算法的静动态性能各异。详细分析了五种姿态解算算法,包括线性卡尔曼算法、状态方程非线性的卡尔曼算法、观测方程非线性的卡尔曼算法、REQUEST算法以及Optimal-REQUEST算法,结果表明,观测方程非线性的卡尔曼算法以及Optimal-REQUEST算法兼具良好的静动态性能,然而前者受初始估计影响严重,后者存在漂移现象,因而一个很好的建议是将两者进行整合,以构成一种新的具有更好静动态性能的姿态解算算法。
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关键词
惯性—地磁组合
姿态测量
运动体
卡尔曼算法
REQUEST算法
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Keywords
inertial-magnetic units
attitude determination
moving objects
Kalman filter
REQUEST algorithm
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分类号
TP301.6
[自动化与计算机技术—计算机系统结构]
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题名多微型传感器自适应信息融合姿态估计方法
被引量：5
- 3
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作者
陈江
孙树岩
吴健康
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机构
中国科学院研究生院信息学院
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出处
《计算机研究与发展》
EI
CSCD
北大核心
2010年第S2期235-240,共6页
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基金
国家自然科学基金重点项目(60932001)
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文摘
融合微型惯性和磁传感器数据能够用于实时跟踪人体肢体运动、或估计某一运动刚体姿态.这里,三维加速计被用来测量传感器坐标系下的重力向量,用于确定相对于水平面的方向;三维磁力计测量得到传感器坐标系下的磁场强度向量,用来确定垂直轴上的旋转;三维陀螺仪测量角速度,通过积分可以得到角度.重力向量受人体运动加速度的干扰,磁场强度受周围环境磁感物质的干扰,而角速度在积分过程中也会引入随时间增长的漂移,所以需要融合这3种观测量.提出了一种自适应Kalman滤波的姿态估计算法AKF,通过加速度与磁场强度计算得到的姿态来做观测量与角速度融合,将非线性观测方程线性化,从而降低了计算复杂度;磁场的干扰不会影响Pitch和Roll两个角的估计;而对于运动加速度的干扰,通过自适应调整滤波器中的观测噪声协方差矩阵来抵除.算法的稳定性和精确性在实验中得到了有效验证.
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关键词
姿态估计
微型惯性和磁传感单元
四元数
自适应Kalman滤波
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Keywords
orientation estimation
micro-inertial and magnetic measurement unit(IMU)
quaternion
adaptive Kalman filter(AKF)
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分类号
TP3
[自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
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题名一种微惯性与磁组合测量单元的姿态解算方法
被引量：4
- 4
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作者
严丹
邓志红
张雁鹏
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机构
北京理工大学自动化学院
中国广核集团苏州热工研究院
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出处
《兵工学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第12期2447-2456,共10页
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基金
国家自然科学基金项目(61673067)
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文摘
目前无人机、机器人、人体动作捕捉等多个领域都需要全姿态测量方法支持,采用微惯性与磁传感器组合测量姿态是成本低、性能好、普遍使用的一种方案。针对磁力计易受外界铁磁干扰问题,提出一种基于旋转四元数、两级更新的姿态解算方法:第1级根据建立的陀螺仪、加速度计量测模型构建损失函数,采用梯度下降法对载体俯仰角和横滚角进行更新;第2级根据建立的磁力计量测模型,采用梯度下降法对载体偏航角进行更新。利用后验估计四元数计算铁磁干扰估计量,并将其作为下一时刻的先验铁磁干扰。实验结果表明,该算法可以有效校正角速率积分带来的累积误差,提高姿态解算精度,并具有一定抗铁磁干扰能力,增强了微惯性与磁组合测量单元姿态解算方法的环境适应性。
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关键词
微惯性与磁组合测量单元
姿态解算
两级姿态更新
梯度下降法
铁磁干扰补偿
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Keywords
micro inertial and magnetic measurement unit
attitude determination
double-stage attitude update
gradient descent method
ferromagnetic interference compensation
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分类号
V249.322
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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