從IMU的原始加速度計數據中去除重力 - >請批准數學和算法

我正在使用此設備（http://www.sparkfun.com/products/10724），併成功實現了基於磁力計，加速度計和陀螺儀數據融合的相當好的工作方向估計。這個http://www.x-io.co.uk/node/8#open_source_imu_and_ahrs_algorithms的實現。現在我想計算動態加速度（測量沒有靜態重力加速度的加速度）。爲此我提出了以下想法。從IMU的原始加速度計數據中去除重力 - >請批准數學和算法

計算原始加速度計數據的運行平均值。如果原始加速度穩定一段時間（運行平均值與當前測量的原始數據之間的差異很小），我們假設設備不移動，並且我們正在測量原始重力。現在將重力矢量和當前方向保存爲四元數。這種方法假設我們的設備無法在沒有重力的情況下不斷加速。

對於計算加速度沒有重力我現在正在做以下四元數的計算：

RA = Quaternion with current x,y,z raw acceleration values 
GA = Quaternion with x,y,z raw acceleration values of estimated gravity 
CO = Quaternion of current orientation 
GO = saved gravity orientation 

DQ = GO^-1 * CO // difference of orientation between last gravity estimation and current orientation 

DQ = DQ^-1 // get the inverse of the difference 

SQ = DQ * GA * DQ^1 // rotate gravity vector 

DA = RA - SQ // get the dynamic acceleration by subtracting the rotated gravity from the raw acceleration

可能有人檢查，如果這是正確的？我不確定，因爲在測試時我在旋轉傳感器板時獲得了很高的加速度，但是如果設備在不旋轉的情況下移動，我可以獲得一些加速度數據（但比旋轉過程中的加速度小得多）。

另外我還有一個問題，如果加速度計也在測量加速度，如果它在地方旋轉或不！

來源

2012-05-29 chris LB

恐怕我錯過了這裏重要的一點。如果你在傳感器融合之後得到了方位（並且你說你已經擁有了它），那麼你爲什麼不減去測量的加速度的重力？你做不到比這更好。我擔心我在這裏錯過了一些東西，請解釋一下。 – Ali

我只能從任意起點看到設備的相對方向，我不知道世界空間中的當前位置。這就是爲什麼我用上述算法估算重力。 –

這比您想象的要容易。你可能想看看我在這裏的帖子： http://www.varesano.net/blog/fabio/simple-gravity-compensation-9-dom-imus

來源

2012-07-24 10:22:33

謝謝你的回答！我已經找到你的帖子了，你能解釋一下函數中的計算是什麼嗎？你認爲我們現在是世界座標中的絕對方向嗎？它是如何工作的？ –

如果你只有6dof IMU（沒有磁力計）會怎麼樣 - 我還能用這個嗎？我從其他人實施的擴展卡爾曼濾波器中獲得四元數。 –

什麼是'q [3]'應該在你的代碼中？ AFAIK，3D矢量有3個座標... –

另一種方法是區分加速度給予衝擊（使用有限差分，j =（a2 - a1）/ dt）。通過衰減/泄漏功能運行混亂（使用半衰期衰減計算值而不是簡單的乘法器）。然後綜合挺舉（梯形法則，a = dt *（j1 + j2）* 0.5），它將消除直流偏移（重力）。再次通過衰減函數運行此信號。
衰減函數可以避免數值上升，但會降低您看到的動態加速度值的大小，並會對信號引入一些整形。所以你不會得到'準確'm/s/s讀數的值。但它對於短時間運動很有用。

當然，您可以使用高通濾波器代替，但通常需要固定的採樣率，如果您使用卷積（有限脈衝響應濾波器），則可能計算量更大。

來源

2014-08-15 13:02:07 Pete

從IMU的原始加速度計數據中去除重力 - >請批准數學和算法

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