針對(duì)移動(dòng)機(jī)器人漂移任務(wù)的精確角度獲取方法.pdf

1、IMU(Inertial Measurement Unit)是一種新型慣性測(cè)量裝置，能夠測(cè)量物體三軸角速率以及加速度。由于其體積小、反應(yīng)快、分辨率高、成本低在各種對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)測(cè)量的場(chǎng)合都有應(yīng)用。項(xiàng)目組研究輪式移動(dòng)機(jī)器人在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)的極限性能，需要實(shí)時(shí)求取機(jī)器人的航向角。本文研究使用低成本IMU測(cè)量機(jī)器人實(shí)時(shí)角度的問(wèn)題，對(duì)項(xiàng)目研究有重要意義。
　　 由于MEMS慣性器件有測(cè)量精度低、噪聲大等缺點(diǎn)，無(wú)法直接應(yīng)用，其所輸出的數(shù)值疊加有各

2、種噪聲(本文將之主要看作靜態(tài)噪聲和與角速度相關(guān)噪聲)，需要采取一些必要的措施來(lái)提高應(yīng)用精度。除從器件本身改進(jìn)原理、完善制造工藝外，還可以從軟件上改進(jìn)，設(shè)計(jì)濾波器來(lái)提高系統(tǒng)測(cè)量精度。
　　 本文以基于IMU測(cè)量角速率的功能，按照先認(rèn)識(shí)IMU噪聲，這種噪聲具有隨機(jī)性，然后設(shè)計(jì)濾波方法濾除噪聲估計(jì)真實(shí)IMU真實(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，求實(shí)時(shí)角度的思路展開(kāi)。在認(rèn)識(shí)噪聲方面：對(duì)IMU隨機(jī)噪聲從三個(gè)角度進(jìn)行分析，得到它相應(yīng)的表現(xiàn)特性，這為IMU的評(píng)價(jià)提供

3、了標(biāo)準(zhǔn)，為應(yīng)用提供了指導(dǎo)方法；建立了噪聲模型為濾波提供了模型基礎(chǔ)。在濾波方法設(shè)計(jì)方面：先用ADI公司提供的IMU輸入輸出轉(zhuǎn)換公式，求得簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)換模型，然后針對(duì)這種方法存在的缺陷加以改進(jìn)，得到濾波效果更好的改進(jìn)簡(jiǎn)單模型法；在建立的噪聲模型基礎(chǔ)上結(jié)合卡爾曼濾波思想，設(shè)計(jì)濾波器，這是一種比較合適于穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)處理的濾波方法，對(duì)預(yù)測(cè)模型改進(jìn)并將其應(yīng)用范圍加以推廣；在對(duì)大量IMU輸出值特性分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一種分段適應(yīng)性調(diào)整濾波參數(shù)的濾波方法，這種方法