【问题标题】:Kalman Filter implementation to estimate position with IMU under high impacts and acceleration卡尔曼滤波器实现在高冲击和加速度下使用 IMU 估计位置
【发布时间】:2020-10-07 15:21:11
【问题描述】:

我正在尝试实施卡尔曼滤波器来估计我的手臂在矢状面 (2d) 中移动的位置。为此,我有一个 IMU,与往常一样,我使用陀螺仪作为状态模型的输入,并使用加速度计作为我的观察。

关于偏差,我将 0.001 用于状态估计方程的协方差矩阵的方差,将 0.03 用于加速度计(测量)的方差。

如果我将手臂从 0 度缓慢移动到 90º,这个滤镜效果会非常好。但是,如果我突然移动,加速度计会使我的估计向下移动并且它不是很精确(我偏离了大约 15º),一旦我缓慢移动,它就会再次正常工作。但是在高加速度/突然运动下的反应不好。

出于这个原因,我想有一个方差开关来跟踪我的加速度计角度测量的最后 10-20 个值的方差,如果方差高于某个水平,我会增加加速度计的方差协方差矩阵。

在具有非常高加速度的系统中,这会是一种准确的方法吗?在突然运动下估计角度的更正确方法是什么?正如我所提到的,当加速度计具有低方差时我得到的结果非常好,但在“快速摇动”时却不是。

另外,我会假设由于这种行为,加速度计的方差不符合高斯分布,但我不知道如何对这种行为建模。

【问题讨论】:

    标签: filter signals signal-processing kalman-filter


    【解决方案1】:

    您可以运行“过滤器组”,即具有不同噪声水平的独立过滤器,然后根据它们的可能性link to a reference 计算估计值的加权平均值。您可以在文献中找到一些参考资料,在我最近的工作中,我发现 Y.Bar-Shalom 记录了这种方法。

    在科学术语中,您所描述的是自适应随机状态估计问题长话短说,存在根据滤波器的性能指示在线更改建模测量噪声的方法。

    一切顺利, D.D. 丹麦

    【讨论】:

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