我想建立一个小项目来跟踪空间中的物体位置。为此,我打算使用加速度计和陀螺仪。
问题是我希望这种跟踪非常精确,但我无法弄清楚你实际上能得到多精确(花费相当多的钱)。我们说的是 1 厘米,还是厘米/1000?
我要购买的具体组合来自 SparkFun:IMU Fusion Board - ADXL345 & IMU3000但我对一般答案更感兴趣,因为我可以使用其他组合。也许只是如何从规格中确定它的一般准则。
我想建立一个小项目来跟踪空间中的物体位置。为此,我打算使用加速度计和陀螺仪。
问题是我希望这种跟踪非常精确,但我无法弄清楚你实际上能得到多精确(花费相当多的钱)。我们说的是 1 厘米,还是厘米/1000?
我要购买的具体组合来自 SparkFun:IMU Fusion Board - ADXL345 & IMU3000但我对一般答案更感兴趣,因为我可以使用其他组合。也许只是如何从规格中确定它的一般准则。
正如 Rocketmagnet 所说,您的错误会随着时间的推移而增加。惯性导航中通常使用的误差模型是指数增长的。
为了尽量减少这种情况,您必须提供外部更新。通常采用的机制是卡尔曼滤波器。惯性传感器提供非常好的高速更新。您的外部来源以较低的速率提供不太准确但长期稳定的更新(通常像 GPS)。这两者结合起来为您提供了一个很好的组合解决方案。并非所有系统都使用 GPS 作为更新源。例如,Nintendo Wii 遥控器前面的 IR 成像器提供了这些更新的来源。
我给你举个例子,成本是没有因素的事情。我使用成本 100,000 欧元以上的惯性系统构建航空测量系统。使用这些系统和高端大地 GPS 接收器,当 GPS 覆盖良好时,我可以整天将 IMU 的位置精确定位到 2" 体积。在没有 GPS 更新(城市峡谷、隧道等)的情况下,大约60 秒我们有大约 10 厘米的误差范围。具有这种性能水平的系统通常是 ITAR 控制的产品,因为它们是武器级设备。
较低质量的 MEMS 惯性系统整天用于要求不高的应用中,产生米亚米级的位置和姿态。这些较低质量的系统仍然采用相同的卡尔曼滤波机制。这些低成本单位的真正缺点是您的漂移误差将以更快的速度增长。
编辑:
回答您关于在 IMU 中寻找什么重要的问题。有几件事你想看看。首先是温度稳定性。一些 MEMS 传感器的输出将在温度范围内变化多达 10%。如果您在操作期间处于恒温状态,这些可能无关紧要。
接下来要考虑的是陀螺噪声谱密度。显然,噪声量越低越好。以下链接提供了有关如何从频谱噪声密度到漂移(以每单位时间度数为单位)的文档。http://www.xbow.com/pdf/AngleRandomWalkAppNote.pdf
对于加速度,除了噪声之外,您还需要查看灵敏度和偏差。噪音水平将使您了解整合错误的速度。
您获得的精度取决于时间。你使用的时间越长,错误就会越多。在很短的时间内(几秒钟),精度可以很好,小于 1 毫米。然而,因为 IMU 没有固定的位置参考,积分误差会慢慢蔓延,最终你会被秒差距,并以光速行驶。
为了获得良好的旋转精度,您可以添加一个 3 轴罗盘。为了获得良好的位置精度,您需要某种位置参考。这究竟是什么取决于您希望设备行驶多远。
如果您只想行驶一米左右,我建议您忘记 IMU 并使用 miniBIRD 之类的磁性跟踪器。
对于更长的距离,您可以使用 GPS。