Warum auch Magnetometer in IMUs einsetzen?

Warum verwenden wir beim Bau von IMUs auch Magnetometer, warum verwenden wir nicht einfach und nur Gyroskope und Beschleunigungsmesser?

Ich würde auch gerne wissen, wie ein Magnetometer als 3-Achsen-Gerät funktioniert?

Und wie arbeiten die drei Sensoren zusammen?

Beschleunigungsmesser, Kreisel und Magnetometer weisen Abweichungen, Spielräume und Fehler auf leicht unterschiedliche Weise auf, sodass Sie Daten von einem Sensor verwenden, um einen anderen zu korrigieren oder zu vervollständigen. (z. B. Beschleunigungsmesser für kurze Zeit und Magnetometer für lange Zeit)
Die Fehlerquelle für Magnetometer kann jedes große eisenhaltige Objekt oder jedes Magnetfeld sein, das von etwas anderem als der Erde verursacht wird. Sie sind jedoch selbst bei Vorhandensein solcher Fehler relativ driftfrei. Das große Problem bei Winkelgeschwindigkeitssensoren (Gyros) ist die Drift. Das Magnetometer kann den Driftfehler in einem Winkelgeschwindigkeitssensor gerade noch ausgleichen. Wenn Sie sich in einem fahrenden Fahrzeug befinden und das Fahrzeug selbst ein starkes Magnetfeld hat und das Magnetometer von diesem Feld "eingefangen" wird, werden große Probleme für die Driftkompensation des Winkelgeschwindigkeitssensors entstehen.

Antworten (2)

Beschleunigungssensoren können selbst die Neigung messen, sie haben eine langsame Reaktion. Kreisel messen Winkelgeschwindigkeitsänderungen, schnelle Reaktion, aber das Problem für Kreisel ist die Nulldrift, die für jede brauchbare Anwendung kompensiert werden muss.

Im stationären Zustand wird ein Filter verwendet, so dass Beschleunigungsmesser die Kreiseldrift in der vertikalen Ebene verfolgen und eliminieren, wo der Schwerkraftvektor für die Neigung (Rollen, Neigen) verwendet wird, aber in der horizontalen Ebene Richtung/Gieren besteht keine solche Möglichkeit, daher kann ein Magnetometer verwendet werden. Ein Magnetometer wird hauptsächlich zur Geschwindigkeitserkennung verwendet und kann mit dem Fusionsalgorithmus den Gyro-Offset eliminieren.

Der einzige derartige bekannte Algorithmus (meines Wissens) ist der Fusionsalgorithmus von Sebastian Madgwick. Andere (Kalman-Filter, DCM mit direkter Kosinusmatrix) verwenden nur Beschleunigungsmesser und Kreisel.

Beschleunigungsmesser haben nichts Langsames. Wenn Geschwindigkeit ein Problem ist, ist es algorithmisch und hat wenig mit dem Sensor zu tun.
oh okay, danke für diese Informationen, aber gibt es eine PDF-Datei oder etwas darüber, wie es funktioniert?
x-io.co.uk/res/doc/madgwick_internal_report.pdf Sie können Open Source dieses Algorithmus in verschiedenen Plattformen, Arduino usw. finden. Suchen Sie einfach nach Madgwick IMU, auch in YouTube-Präsentationen. ti.com/lit/an/ slaa518a/slaa518a.pdf Richtungskosinusmatrix

Es gibt auch Mahonys Algorithmus, außerdem können viele Versionen von Kalman-Filtern Magnetometer-Messwerte verwenden, um Gyro-Bias und Langzeitdrift zu korrigieren.

Die Mag-Messwerte werden auf ähnliche Weise wie die von Beschleunigungsmessern verwendet

Dies ist eine alte Frage. Wenn Sie also Jahre nach ihrer Frage eine Antwort hinzufügen möchten, wäre es hilfreich, wenn Sie etwas mehr Details angeben könnten.
Entschuldigung, hier kommen Sie mit einigen Codebeispielen: Ein Beispiel für einen EKF- Link Ich würde sagen, dass es wie ein multiplikativer erweiterter Kalman-Filter aussieht - oder einfach nur MEKF. Tatsächlich gibt es eine Reihe von mathematischen Formulierungen für Kalman-Filter, die darauf abzielen, eine Orientierungsschätzung durchzuführen. Madgwick hat seine und Mahonys Algorithmen aufgeschrieben und hier Link zur Verfügung gestellt .
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