InSpirit 发表于 2011-4-28 15:46:57

kalman数据融合问题

自己编的kalman程序，其中用到了陀螺，加速度计，磁阻器，理论为四元数法，四阶龙格库塔，大概流程是
输入陀螺，加速度计，磁阻器信息---初始Q确定---龙格库塔更新Q---加速度计，磁阻器确定Qm---kalman融合---回到最开始
单轴的还好，但是一到双轴出来的总是发散的，就别说3轴了，请教下kalman中的误差P,R怎么取法？
还有观测矩阵和量测矩阵的取法，看了些文章，都说根据自己的模型来设，但怎么设啊...期望能够给个例子做好

g921002 发表于 2011-4-28 23:49:17

兩個都是Sensor，哪來的模型?講破了，陀螺儀和加速規資料用Kalman融合，協方差估計怎樣下?因為加速規外力項完全無視，只看重力，然後用固定協方差融合。這樣的模型基本上可以退化到最小二乘估計。如果非要做Kalman，因為計算捨位誤差，P、R的對稱性會消失最後導致估計數據發散，實物上可以重新將誤差矩陣對稱化遏止誤差發散。

不過如果是用在四軸上，個人認為實在不需要用到Kalman去做。用Complementary Filter就能得到代碼簡單及效能的好處。

AirPig 发表于 2011-4-29 19:18:24

回复【1楼】g921002
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同意

asha 发表于 2011-4-30 17:25:27

回复【楼主位】InSpirit
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当失去正定性时，使用UK分解。使它成为正定阵

asha 发表于 2011-4-30 17:28:36

回复【楼主位】InSpirit
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刚才忘记说了，你用的是单轴的，用四元数有个什么意思？两轴也用不到啊，除非你把加速度传感器测到的数据也不进去了。

InSpirit 发表于 2011-5-2 13:25:26

回复【4楼】asha
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我最终目的是要实现三轴的

InSpirit 发表于 2011-5-2 13:31:24

回复【1楼】g921002
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类似的模型有哦，我找到了几篇相似的文章，基本思想是用陀螺确定的四元数和加速度计&磁罗盘确定的另一组四元数融合，用加速度&计磁罗盘的当观测量来纠正时间造成的漂移
只是不知道P、R如何定，能否提供种方法来测定或者估定的呢？
谢谢

InSpirit 发表于 2011-5-2 13:31:40

谢谢上面回答问题的各位！

InSpirit 发表于 2011-5-2 13:34:45

有兴趣的或同样在作这方面东西的的各位可以找找
“利用磁强计及微机械加速度计和陀螺的姿态估计扩展卡尔曼滤波器”
“无人机传感器配置及信息融合技术的研究”
看一看，是写得还算详细的了，其他的不是我说，真是要不写得特别混乱，要不重点环节一带而过

lxw2087290 发表于 2011-5-4 19:34:42

MARK

g921002 发表于 2011-5-7 02:16:53

回复【6楼】InSpirit
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光加速度的外力項，你怎樣Modeling?
系統的Model先定義出來，然後去看看是不是可控?可觀測?再來談這問題吧!!^_^
再來時誰是系統狀態?誰是觀測狀態?單一加速規或陀螺儀可以描述系統狀態嗎?

假設系統狀態是以IMU為基礎得到的，那加速度計和陀螺聯合估測姿態就會產生外力項不可測，導致系統不可測。若是以陀螺量測姿態估測外力，就不能用加速度計跟陀螺估測姿態。必須由第三方感測器(電羅盤?GPS?)加入當做觀測狀態，這個在捷聯慣性導航的教材已經寫得很清楚了。

所以我才說用加速規+陀螺配合Kalman濾波來估測姿態的話，還不如用Complementary Filter帶來的效益好(代碼/執行速度)。
另外電羅盤的外力項也是個很大的問題，電羅盤基礎是假設只量得到地球磁場，其他的視為噪訊。可是真的能視為噪訊嗎?

jiangxiaoli 发表于 2011-5-9 15:27:37

回复【楼主位】InSpirit
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我和你做的一样姿态融合，我完全是个菜鸟啊，啊能借用一下楼主的程序看一下？万分感谢啊！1246515546@qq.com
求帮助。

InSpirit 发表于 2011-5-12 22:28:54

回复【10楼】g921002
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关于您所说的外力项，我没有什么理解，是不是因为用词不一样？加速度的话现在只是用它输出的三轴加速度数据而已
由于陀螺数据稳定但有漂移，加速规准确但跳动大，所以想法是用陀螺数据做系统状态，加速规和磁罗盘做观测状态来校正陀螺，这也只是看到paper中有人这么做想这样试试。
关于磁罗盘，我应用了一些去除软硬铁干扰的手段，目前来说效果还可以，当然没有强力干扰源在旁边

还有后来我查看了一下互补滤波器的相关资料，发觉确实要比kalman简单，我也在考虑要不要转成这种方式，准备先仿真下看看效果如何

能否留个qq，邮箱之类的，有空咱们可以交流交流？

g921002 发表于 2011-5-13 00:43:31

回复【12楼】InSpirit
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关于您所说的外力项，我没有什么理解，是不是因为用词不一样？加速度的话现在只是用它输出的三轴加速度数据而已
由于陀螺数据稳定但有漂移，加速规准确但跳动大，所以想法是用陀螺数据做系统状态，加速规和磁罗盘做观测状态来校正陀螺，这也只是看到paper中有人这么做想这样试试。
关于磁罗盘，我应用了一些去除软硬铁干扰的手段，目前来说效果还可以，当然没有强力干扰源在旁边
还有后来我查看了一下互补滤波器的相关资料，发觉确实要比kalman简单，我也在考虑要不要转成这种方式，准备先仿真下看看效果如何
能否留个qq，邮箱之类的，有空咱们可以交流交流？
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加速規量的是甚麼?就是比力(Force)，在靜止狀態時，量到的是甚麼?重力而已，所以可以藉由重力在各軸的分量估測姿態(pitch和bank)。
問題是只要有速度變化，就會有額外的力產生。所以你覺得加速規角度值跳動大原因在這。因為非重力項在裡面!!

因為你要用Kalman estimate，所以兩個model要先出來，一是系統狀態，二是觀測狀態。實務上，觀測狀態通常是直接量測的結果。首先就是要找系統狀態，你的系統狀態是怎樣描述就是一個問題。要能找出非重力項的力資料需要陀螺儀積分得到。所以要描述系統狀態需要加速規跟陀螺儀一起進來。這樣觀測狀態就沒有輸入了(或用電子羅盤)。以四軸飛行的環境，電子羅盤在複雜電池環境下使用是否適合可以討論。

如果光靠加速規跟陀螺儀估角度，基本上加速規外力項當作狀態的噪訊，不然系統變成不可觀測。加上站上的卡曼都是用定值，最終結果可以退化到最小二乘的形式，基本上已經跟Complementary Filter是一樣的形式，但是為了搞Kalman花掉的代碼跟執行成本卻比Complementary Filter高出太多。不知道是為了用Kalman比較炫還是怎樣?^_^

站上有一篇Balance filter的文章，看一下你就明白了。

zht9961020 发表于 2011-5-13 08:21:38

顶

tsmephisto 发表于 2011-5-23 12:17:16

楼主，你好，《无人机传感器配置及信息融合技术的研究》一文能否发给我参考一下？知网已经无法下载这篇文档了，其他地方也没有找到。我的邮箱是25938036@qq.com。十分感谢！

skystalker 发表于 2011-6-13 23:56:07

回复【12楼】InSpirit
回复【10楼】g921002   
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关于您所说的外力项，我没有什么理解，是不是因为用词不一样？加速度的话现在只是用它输出的三轴加速度数据而已
由于陀螺数据稳定但有漂移，加速规准确但跳动大，所以想法是用陀螺数据做系统状态，加速规和磁罗盘做观测状态来校正陀螺，这也只是看到paper中有人这么做想这样试试。
关于磁罗盘，我应用了一些去除软硬铁干扰的手段，目前来说效果还可以，当然没有强力干扰源在旁边
还有后来我查看了一下互补滤波器的相关资料，发觉确实要比kalman简单，我也在考虑要不要转成这种方式，准备先仿真下看看效果如何
能否留个qq，邮箱之类的，有空咱们可以交流交流？
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这里说的外力项应该指使飞机产生重力外加速度的力

hanwenzheng37 发表于 2011-8-24 15:29:44

楼主所说的“关于磁罗盘，我应用了一些去除软硬铁干扰的手段，目前来说效果还可以，当然没有强力干扰源在旁边

还有后来我查看了一下互补滤波器的相关资料，发觉确实要比kalman简单，我也在考虑要不要转成这种方式，准备先仿真下看看效果如何”
这个去除软硬铁干扰的手段是指什么呢？能不能指点一下，如果有强磁一直干扰的话怎么才能分辨出来呢？还有您说的互补滤波器是什么啊？
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