首页
学习
活动
专区
工具
TVP
发布
精选内容/技术社群/优惠产品,尽在小程序
立即前往

如何对IMU获得的三维角速度数据进行积分,使误差最小,从而得到线速度?

对IMU获得的三维角速度数据进行积分是为了得到线速度。积分过程中会引入误差,因此需要采取一些方法来减小误差。

首先,IMU(惯性测量单元)是一种传感器组合,包括加速度计和陀螺仪,用于测量物体的线性加速度和角速度。通过积分陀螺仪测量的角速度数据,可以得到物体的姿态变化,进而计算出线速度。

为了减小误差,可以采取以下方法:

  1. 姿态融合:将IMU数据与其他传感器(如磁力计、GPS等)的数据进行融合,利用传感器之间的互补性来提高姿态估计的准确性。例如,使用卡尔曼滤波器或扩展卡尔曼滤波器来融合不同传感器的数据,从而减小误差。
  2. 温度补偿:IMU的测量精度受温度影响较大,因此需要进行温度补偿。通过校准传感器的温度漂移,可以减小温度对角速度测量的影响,提高积分的准确性。
  3. 零偏校准:陀螺仪存在零偏误差,即在无角速度输入时输出非零值。通过进行零偏校准,可以减小积分过程中的误差。常用的方法包括静态校准和动态校准。
  4. 高频噪声滤波:陀螺仪输出的角速度数据中可能存在高频噪声,对积分结果产生影响。可以采用数字滤波器(如低通滤波器)来滤除高频噪声,提高积分的准确性。
  5. 积分漂移补偿:长时间的积分会引入漂移误差,导致积分结果的累积误差。可以通过其他传感器(如GPS)提供的位置信息来进行漂移补偿,或者使用惯性导航算法(如扩展卡尔曼滤波器)来估计和校正漂移误差。

总结起来,对IMU获得的三维角速度数据进行积分,使误差最小,从而得到线速度,可以采取姿态融合、温度补偿、零偏校准、高频噪声滤波和积分漂移补偿等方法来减小误差。

页面内容是否对你有帮助?
有帮助
没帮助

相关·内容

八种常用激光雷达和视觉SLAM算法评估与比较

这个实验允许我们场景地形变化如何影响定位性能,以及在通过具有挑战性环境后进行回环闭合好处。我们还测试了振动影响和传感器安装位置灵敏度。...轨迹包括沥青上直线、砾石上直线和砾石地形上下坡路径。 线速度角速度变化(室外实验2):在本实验中测试了机器速度快速变化SLAM算法定位精度影响。...使用IMU积分IMU点云去偏LIO-SAM在RPE为0.0551m激光雷达SLAM中误差最小。...总结 在本文中,我们八种最流行最先进视觉和激光雷达SLAM方法进行了系统评估。我们使用我们特别设计传感器套件它们进行了测试,该套件包括不同类型视觉传感器,使我们能够同时从中获取数据。...实验在室外和室内进行,我们研究了传感器安装位置、场景类型、振动影响以及线速度角速度变化影响。在激光雷达SLAM方法中,LIO SLAM使用额外IMU信息,在单次运行中产生误差最小

3K20

IMU模块中一些基本概念和常见问题

VRU(垂直参考单元)和IMU(惯性测量单元),9轴模块可以构成AHRS(航姿参考系统) IMU: 惯性测量单元,可以输出加速度和角速度。...一个简单结论就是:如果模块长时间处于大机动状态,那么三个欧拉角误差都会随时间变大(越来越不准),一旦静止,俯仰横滚角会被重新"拉"回到正确位置,而航向角因为没有参考则不会得到校正。...一个IMU内可能会装有三轴陀螺仪和三轴加速度计,来测量物体在三维空间中角速度和加速度。严格意义上IMU只为用户提供三轴角速度以及三轴加速度数据。...高速运动/机动飘出1KM也是有可能。真正纯惯导解算得到稳定位姿应用都是高端IMU(光纤,激光陀螺等)一般都价值不菲。 模块会受电机等强磁干扰么? 6轴一点都不会,9轴肯定会,而且非常大。...这是由于运动中加速度计测量不再只有重力矢量,所以无法提供俯仰横滚角绝对参考,只能靠陀螺积分来递推姿态,随着时间流逝,纯陀螺积分姿态必然会有误差

1.7K20
  • 导航系统中里程计研究综述

    ICP是一种通用、标准三维重建算法,迭代计算两次扫描点云之间对应关系,计算使对应点之间距离最小变换函数。...07 雷达-惯性里程计 为了获得精确运动估计结果,一些方法将雷达数据IMU测量数据以松耦合或紧耦合方式融合。将雷达和IMU数据融合到扩展卡尔曼滤波器(EKF)中,以估计飞机状态。...也有提出了一种结合单个雷达数据和陀螺仪测量数据方法,以获得地面平台前进速度、侧滑速度和角速度,以克服在光滑路面上里程测量挑战。...估计数据在后续阶段进行融合,以精确车辆位置和方向。 ? 松耦合视觉惯导里程计流程 紧耦合方法将从捕获图像中提取关键信息与IMU传感器原始测量值融合在一起,以获得更好精度。...在基于滤波器视觉惯性里程计中,车辆先验分布(动态模型)是通过使用来自IMU传感器线速度角速度来计算。该动态模型用于预测步骤,以预测车辆运动。

    1.1K20

    导航系统中里程计研究综述

    ICP是一种通用、标准三维重建算法,迭代计算两次扫描点云之间对应关系,计算使对应点之间距离最小变换函数。...07 雷达-惯性里程计 为了获得精确运动估计结果,一些方法将雷达数据IMU测量数据以松耦合或紧耦合方式融合。将雷达和IMU数据融合到扩展卡尔曼滤波器(EKF)中,以估计飞机状态。...也有提出了一种结合单个雷达数据和陀螺仪测量数据方法,以获得地面平台前进速度、侧滑速度和角速度,以克服在光滑路面上里程测量挑战。...估计数据在后续阶段进行融合,以精确车辆位置和方向。 ? 松耦合视觉惯导里程计流程 紧耦合方法将从捕获图像中提取关键信息与IMU传感器原始测量值融合在一起,以获得更好精度。...在基于滤波器视觉惯性里程计中,车辆先验分布(动态模型)是通过使用来自IMU传感器线速度角速度来计算。该动态模型用于预测步骤,以预测车辆运动。

    1.3K31

    国防科技大学提出ROSEFusion,实现快速相机移动下高精度在线RGB-D重建

    4 m/s 线速度、6 rad/s 角速度相机移动下高精度在线三维重建。...目前,一般在线 RGB-D 重建方法只能处理相机移动较为慢速(如平均线速度 < 0.5 m/s,平均角速度 < 1 rad/s)情况。过快相机运动会导致相机跟踪失败,从而产生错误重建结果。...一个容易想到办法是借助惯性测量单元(IMU)输出高帧率线加速度和角速度来辅助相机跟踪。...但是,IMU 初始化不是很鲁棒,读数会有漂移,更重要IMU 需要与相机进行时间同步和空间标定,这些因素都会带来估计偏差和误差积累,同时也增加了系统复杂性。...FastCaMo 数据相机速度最快达到了线速度 4.6 m/s、角速度 5.7 rad/s,远超以往任何公开数据集。

    63140

    Direct LiDAR-Inertial Odometry: 具有连续时间运动校正轻量级LIO

    从而实现了快速且可并行化逐点去畸变,这种方法之所以可行,是因为我们非线性几何观测器具有强大收敛性质,能够为敏感IMU积分步骤提供可靠状态估计初始化。...对于IMU,如果传感器与重心不重合,则必须考虑将线性加速度测量值位移在刚体上影响;通过考虑角速度IMU偏移之间叉乘,来计算R点处线性加速度所有贡献。...,相反,我们使用更准确恒定加速度和角加速度模型来计算每个点唯一变换,通过一个两步粗-精传播方案,这个策略旨在最小化由IMU采样率和IMU与LiDAR点测量之间时间偏移引起误差,在扫描期间,首先通过数值...IMU积分粗略构建轨迹,然后通过求解W中一组分析连续时间方程来进行精化(图3)。...几何观测器 通过扫描到地图对齐计算得到变换T与IMU测量相融合,通过一种新颖分层非线性几何观测器生成完整状态估计X,可以证明在确定性设置下,X^将全局收敛到X,并且计算量最小

    87150

    VSLAM:IMU积分公式推导

    VSLAM:IMU积分公式推导 一、IMU积分  传统递推算法是根据上一时刻IMU状态量,利用当前时刻测量得到加速度与角速度进行积分得到当前时刻状态量。...但是在VIO紧耦合非线性优化当中,各个状态量都是估计值,并且会不断调整,每次调整都会重新进行积分,传递IMU测量值。预积分目的是将相对测量量与据对位姿解耦合,避免优化时重复进行积分。...实际当中随机游走也是发生改变,所以我们将上述变量再次进行一阶近似,我们再次使用论文中公式进行表示:  至此,IMU积分表达式我们就已经得到了。...1.4 两帧之间位置,速度,旋转增量离散表达式 1.5 连续表达式下位置、速度、旋转增量误差、协方差、Jacobian  IMU在每一个时刻积分出来变量都是有误差,我们针对误差进行分析...,分析误差传递方程,下面为连续时间下误差导数方程:  我们 进行推导,假设true表示真实测量值,含误差,nominal表示不含噪声理论值,则有:  其中:  则:  我们再

    1.6K30

    IMU 标定 | 工业界和学术界有什么不同?

    本文阅读时间约8分钟 了解IMU误差 IMU(Inertial Measurement Unit)是测量运动物体惯性运动,输出三轴加速度和三轴角速度等信息电子元件,用于姿态角和运动路径等测量。...在标定完加速度计基础上,标定陀螺,获得陀螺坐标相对于加速度计参考坐标的正交误差,最后偏置和尺度误差也能通过最优化算法求出。...此处有一个处理小技巧,利用四元数超复数表示方法,可以通过积分办法,方便地求出一个时序角速度产生角度变化,并利用加速度计得到角度和积分得出角度比较,得到损失函数,并同样用LM算法求出陀螺误差参数...而旋转操作可以让IMU数据(如加速度计)在三维数据空间中形成椭球形,数据均匀分布在椭球面上能够避免某一轴向拟合权重过大,造成拟合椭球变形。...3、加速度数据积分起点和终点很关键。由于是人为转动IMU产生抖动比较严重,因此转动开始和结束不是很清晰,可以通过滤波减少积分误差。 4、标定器材配套很重要。

    2.9K20

    MEMS IMU 校准算法

    IMU一般包含一个三轴加速度计和一个三轴陀螺仪,加速度计检测物体在载体坐标系统独立三轴加速度信号,陀螺检测载体相对于导航坐标系角速度信号,根据测得物体在三维空间中角速度和加速度可以解算出物体姿态...IMU检测精度系统整体性能非常重要,如果IMU检测数据噪声很大,系统得到反馈就是错误,就好比人眼睛耳朵等感官得到了错误信息,如何能够行动自如?...有些IMU数据手册中会给出零偏温度滞回特性曲线,有些不会给出,在应用IMU时最好进行一下测试。...因为IMU零偏估计,是按温度进行标定IMU校准算法部分有详细介绍),如果温度滞回差值不太大,校准精度就会比较高;如果IMU零偏滞回差值太大,IMU零校准误差就会比较大,从而影响融合效果。...如果IMU bias受应力影响太敏感,也会影响零飘估计误差从而影响融合效果。

    2.8K30

    精彩碰撞!神经网络和传统滤波竟有这火花?

    微机电系统进步促进了微型惯性传感器发展,该装置进入了许多新应用领域,从无人驾驶飞机到人体运动跟踪。在捷联式 IMU 中,角速度、加速度、磁场矢量是在传感器固有的三维坐标系中测量数据。...估计传感器相对于坐标系方向,速度或位置,需要对相应传感数据进行捷联式积分和传感数据融合。在传感器融合研究中,现已提出了许多非线性滤波器方法。...姿态估计问题 测量获取四元数和预估四元数之间进行误差计算 给定一个在空间中自由移动,基于 MEMS IMU 三维加速度计和陀螺仪读数采样序列,估算每个采样时刻 IMU 相对于参考坐标系姿态...,估计值与真实四元数q(t)之间应具有最小累积姿态估计误差。 神经网络模型 A.具有一般最佳实践神经网络结构 模型架构:模型体系结构由多层组成,这些多层可以通过多种方式连接,从而导致不同特性。...这意味着长序列会在用于训练较短窗口中拆分,从而在每个小批量之间传递 RNN 隐藏状态。使用相同平均值和标准偏差值测量序列进行标准化,从而提高训练稳定性。

    77520

    基于RGB-D惯性场景流相机运动估计

    我们目标是准确估计刚性3D环境中相机运动,以及惯性测量单元(IMU状态。我们提出方法具有灵活性,可以作为多帧优化运行,或者边缘化旧数据从而有效地利用过去测量结果。...据我们所知,这是第一次将惯性数据与RGB-D测量融合在一起,用以基于光流估计相机运动。 具体来说,我们提出了一种紧耦合优化方法,通过最小化预积分惯性残差和范围约束。...IMU模型与运动整合 4.1 惯性预积分 惯性测量单元(IMU)通常由一个加速度计和一个三轴陀螺仪组成,它测量传感器在机体参考系 中角速度 和线性加速度 。我们将时间k时IMU测量表示为 和 。...这个状态主要包括设备在不同时间点速度、IMU偏差和重力向量。我们假设IMU与摄像头同步。在一般情况下,系统N帧进行优化,这被称为N-滑动窗口(N-sliding window)。...使用二次泰勒展开,成本 可以表示如下: 最终,通过最小化表达式(20)成本函数 来获得结果。 实验 我们选择了ICL-NUIM数据集中客厅序列来评估我们提议。

    12310

    基于运动相关分析实时多源异构传感器时空标定方法研究

    IMU作为载体传感器可以直接测量具有角速度和线性加速度三维自我运动特征。...贡献如下: 针对多源异构传感器校准,提出了一种使用鲁棒三维运动相关分析进行统一、实时时间偏移校准方法。 基于时间校准结果,在相同三维相关分析机制中得到了外部旋转参数校准解析解。...在不失去一般性情况下,我们选择了中心IMU和一个目标传感器进行标准说明,使用相同参考IMU任意两个传感器可以通过组合相应中心IMU标准进行校准。 ?...我们没有提取绝对角速度[8]等一维运动特征进行三维相关性评估(相关性系数),而是直接测量原始三维运动三维相关性,从而实现高精度时间偏移估计和基于解析解外部旋转参数。...我们将迹相关多重几何变换不变性总结为: ? B运动特征 我们用于运动相关分析关键运动特征是三维载体角速度,它可以用三维随机过程来表示。首先,我们直接利用中心IMU原始数据作为关键校准参考。

    1.2K30

    四旋翼飞行器姿态控制(四轴飞行器姿态解算)

    1、惯性测量单元IMU(InertialMeasurement Unit) 姿态航向参考系统AHRS(Attitude and Heading Reference System) 地磁角速度重力MARG...为了达到这个目标,需要对两个坐标系进行实时标定和修正。因为坐标系有三个轴,偏航yaw修正由电子罗盘(基于载体)、地磁(基于地理)对比修正误差补偿得到。...在完成了基本原则基础之后,即保证两个坐标系正确转化后,利用基于载体上陀螺仪进行积分运算,得到基于载体坐标系姿态数据,经过一系列PID控制,给出控制量,完成基于载体坐标系上稳定控制后,反应到地理坐标系上稳定控制...式中右边为N系到B系旋转矩阵第三列元素(恰好是重力g在B系中值) 11、 在单位时间内位移被定义为速度,速度有线速度角速度之分,分别对应两种传感器测量这两种不同速度:线速度传感器(加速度计...所以,陀螺仪是用来测量角速度,用于坐标系旋转,也就是导航姿态了。加速度计只能测量线速度,最典型例子就是重力加速度,如果加上水平坐标系上加速度,形成合力F产生a。

    1.3K20

    LIO-SAM:基于平滑和建图紧耦合雷达惯性里程计

    惯性预积分因子 在LIO-SAM中,IMU(惯性测距仪)是用于测量机器人线性和角速度,它能够提供高频率姿态和运动信息。...这是一种在因子图中约束项,用于融合IMU数据和激光雷达数据从而更准确地估计机器人状态和轨迹。...数据进行匹配,得到机器人运动轨迹,在LIO-SAM中,激光雷达数据通过匹配相邻帧之间点云来估计机器人运动,从而得到激光雷达测距因子。...回环闭合因子作用就是通过这些回环数据进行匹配和校正,来减少因闭环造成累积误差。在LIO-SAM中,回环闭合因子用于优化因子图,并修正回环处机器人状态。...然后,通过最小化回环数据与之前保存位置信息之间误差,系统可以校正回环处机器人状态,从而减小误差,提高SLAM精度和鲁棒性。

    1.3K20

    一文尽览 | 2023最新自动驾驶车辆控制全面综述!(状态估计轨迹控制框架应用等)

    然后,第三节将讨论AVs经典车辆物理模型和轨迹跟踪控制算法。此外,对于CAV协同控制,第四节使能技术、关键组件、方法和潜在应用进行了调查。第五节最后未来研究现状和潜在领域进行了评论。...为了消除上述问题,Kim等人设计了一个EKF,以在考虑时变纵向和横向速度变化情况下估计车辆侧滑角。然而,作者没有具体说明如何获得测量纵向和横向速度进行反馈校正。...无论如何IMU输出信号容易受到温度漂移、偏置误差、随机噪声以及滚转和俯仰角产生重力分量影响。为了通过积分传感器加速度来精确地获得速度,去除偏差、噪声和重力分量是至关重要。...融合结果如下: 随着传感器技术日益先进,IMU获取加速度和角速度信号正逐渐从二维平面升级到三维空间。这种改进允许在三维中建立车辆旋转和平移之间关系。...Park等人通过利用比例积分(PI)控制算法来提高AV轨迹跟踪控制精度,该算法使横向距离误差最小化。该算法比例增益保持不变,而积分增益则根据道路曲率而变化。

    3.2K20

    MPU6050姿态解算2-欧拉角&旋转矩阵

    本篇将通过软件解算方式,利用欧拉角与旋转矩阵来陀螺仪与加速度计原始数据进行姿态求解,并将两种姿态进行互补融合,最终得到IMU实时姿态。...3次旋转过程分解过程如下图: ? 5 陀螺仪解算姿态角 陀螺仪测量绕3个轴转动角速度,因此,对角速度积分,可以得到角度。陀螺仪英文简写为gyro,下面用首字母g代表陀螺仪数据。...进一步,再把这里状态③理解为状态n,则根据状态n时刻读到陀螺仪数据,反解dy/dt等角速度数据,即可更新得到状态n+1姿态。反解就是求逆矩阵,即: ?...而陀螺仪是对时间间隔内角速度积分得到每一次角度变换量,累加到上一次姿态角上,得到姿态角,陀螺仪可以计算roll、pitch、yaw三个角。...实际上,加速度仅在静止时刻可以得到较准确姿态,而陀螺仪仅对转动时姿态变化敏感,且陀螺仪若本身存在误差,则经过连续时间积分误差会不断增大。因此,需要结合两者计算姿态,进行互补融合。

    3.2K10

    Ground-Fusion:一种Corner-case具有鲁棒性低成本地面SLAM系统

    同时,结合IMU积分项,可以通过最小化一个最小二乘函数来校准陀螺仪偏差。该过程首先获得重力矢量初始值,然后进行进一步细化。...剧烈运动:在剧烈运动情况下,视觉特征可能不稳定,因此不适合使用视觉SfM进行姿态估计。相比之下,轮式里程计测量使速度和尺度可观察,因此可以通过轮式积分计算姿态。...通过轮速里程计测量值进行线性拟合,使用IMU角速度替代原始轮速里程计测量值,以消除轮速里程计误差。同时,通过当前帧和倒数第二帧之间IMU和轮速里程计预积分之差检测,识别轮速异常情况。...在初始化质量方面,我们评估了每个系统在每个序列最初10秒内绝对轨迹误差(ATE)RMSE,并选择了Ground-Challenge数据集中一些具有挑战性序列进行测试。...表III显示我们方法在所有这些序列中都取得了最佳性能,这里进一步进行了消融测试来验证将IMU角速度替代轮速角速度效果,选择了两个具有急转弯序列,包括corridor1和loop2,表IV中结果表明

    35310

    航姿基准系统_航姿系统原理

    航姿参考系统与惯性测量单元IMU区别在于,航姿参考系统(AHRS)包含了嵌入式姿态数据解算单元与航向信息,惯性测量单元(IMU)仅仅提供传感器数据,并不具有提供准确可靠姿态数据功能。...通过检测系统加速度和角速度,惯性导航系统可以检测位置变化(如向东或向西运动),速度变化(速度大小或方向)和姿态变化(绕各个轴旋转)。它不需要外部参考特点使它自然地不受外界干扰或欺骗。...陀螺在惯性参照系中用于测量系统角速率。通过以惯性参照系中系统初始方位作为初始条件,对角速率进行积分,就可以时刻得到系统的当前方向。...以起始速度作为初始条件,应用正确运动学方程,惯性加速度进行积分就可得到系统惯性速率,然后以起始位置座作初始条件再次积分就可得到惯性位置。...惯性导航系统传感器误差会随时间累积成大误差,其误差大体上与时间成正比,因此需要不断进行修正。

    61320

    LVI-SAM:紧耦合激光视觉惯导SLAM系统(Tixiao Shan新作,已开源)

    对于闭环,候选匹配帧通过视觉词袋模型得到,在LIS系统中做优化。来自视觉里程计,激光里程计,imu积分和闭环约束都会放到因子图中,最后,优化得到IMUbias用来递推给出IMU频率位姿。...通过最小IMU和视觉测量残差来得到视觉里程计。激光里程计通过最小化检测到线面特征到特征图距离得到。特征图保存在一个滑窗中来实时执行。最后状态估计问题,可以公式化为一个MAP问题。...然后深度点进行降采样并利用极坐标进行保存保证点密度是常数。...在LIS系统初始化之前,我们假设机器人在初始位置静止,然后假设IMUbias和噪声都为0,IMU原始值积分得到两个雷达关键帧位置和姿态信息作为scan-match初值。...scan-match非线性优化可以写成一个线性最小二乘形式: ? 其中A和b是从T处线性化获得

    76620
    领券