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用“卡尔曼滤波器”来处理“加速度计数据”(加速度,陀螺仪调试)

用“卡尔曼滤波器”来处理“加速度计数据”(加速度,陀螺仪调试)

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最近专注于GPS定位的精度算法研究。众所周知GPS有一定的误差,如果GPS的误差在10米范围的话,远超过了车道的宽度,要想定位在车道上,确实是个难度。可以利用固定GPS基站的方式来校准精度,但还有一个问题,芯片提供的定位周期最快只有一秒。就是说,这一秒范围内的轨迹是空白的,当速度达到一定程度的时候,一秒的距离已经很远,甚至已经完成了一个快速小角度偏转动作。那么这样的话精度将会大大降低。

为了填补这一秒中的轨迹空白,于是我们增加了加速度计和陀螺仪芯片,利用两者数据推算轨迹,将轨迹周期提高到13毫秒。陀螺仪内置有DSP功能模块,精度相当的高。但加速度计在物体运动的时候,有很大的噪声。去掉这些噪声是必须的,我们选择了卡尔曼滤波器。经过滤波以后的,使得噪声有了很大的收敛。给数据的准确性提升了一个很大的台阶。卡尔曼的5个基本公式:

X(k|k-1)=AX(k-1|k-1)+BU(k)………..(1)

P(k|k-1)=AP(k-1|k-1)A’+Q………(2)

X(k|k)=X(k|k-1)+Kg(k)(Z(k)-HX(k|k-1))………(3)

Kg(k)=P(k|k-1)H’/(HP(k|k-1)H’+R)………(4)

P(k|k)=(I-Kg(k)H)P(k|k-1)………(5)

有关其卡尔曼原理这里不再解释,有兴趣的可以搜索来看看。

附图1:

发动机启动后0速度的的加速度波形(上部分和中间部分):

X轴:红色Y轴:绿色,上部分为原始的加速度计波形,中间部分绿色的为经过卡尔曼滤波后的波形。

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