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教你如何测量无人机、机器人与自驾车的动态姿态

 长安使者 2019-02-18

  测量一个平台的动态翻滚(roll)和俯仰(pitch)角度,对于各种不同的应用都十分有帮助。典型的例子之一是飞机的垂直陀螺仪或姿态仪,能够为飞行员在空中操作飞机时提供相对于地平线的参考。最近,越来越多的动态倾斜应用开始出现在无人机、机器人和自动驾驶车系统中。

  本文介绍使用惯性测量单元(IMU)估算在动态条件下翻滚和俯仰的基本物理学和数学,并提供可用的开放源程序码参考,可用于在ACEINNA的OpenIMU平台上实现数学计算。

  保持平衡,别倾倒了…

  测量倾斜的首要也是最基本的方法是进行液位(liquid level)测量,例如木匠师傅采用水平测量工具。想想看,这其实只是对于地球引力的简单加速度测量。


液位是静态重力加速度的简单测量(来源:ACEINNA)

  IMU中的三轴加速度计可以在静态条件下直接测量该响应。这种测量的静态精确度通常受到整个加速度计偏置精确度的影响,包括温度效应。

  静态翻滚和俯仰测量的完整数学计算如下所示。此数学计算方式建置在称为‘Leveler’的简单ACEINNA OpenIMU应用程序中。您可以从此来源的ACEINNA OpenIMU下载并安装该程序代码,也可以使用ACEINNA Developer Website和编译程序代码将其上传至OpenIMU。



使用IMU进行静态倾斜的方程式简介(来源:ACEINNA)

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