針對移動機器人漂移任務的精確角度獲取方法.pdf

1、IMU(Inertial Measurement Unit)是一種新型慣性測量裝置，能夠測量物體三軸角速率以及加速度。由于其體積小、反應快、分辨率高、成本低在各種對運動狀態(tài)測量的場合都有應用。項目組研究輪式移動機器人在高速運動時的極限性能，需要實時求取機器人的航向角。本文研究使用低成本IMU測量機器人實時角度的問題，對項目研究有重要意義。
　　 由于MEMS慣性器件有測量精度低、噪聲大等缺點，無法直接應用，其所輸出的數(shù)值疊加有各

2、種噪聲(本文將之主要看作靜態(tài)噪聲和與角速度相關噪聲)，需要采取一些必要的措施來提高應用精度。除從器件本身改進原理、完善制造工藝外，還可以從軟件上改進，設計濾波器來提高系統(tǒng)測量精度。
　　 本文以基于IMU測量角速率的功能，按照先認識IMU噪聲，這種噪聲具有隨機性，然后設計濾波方法濾除噪聲估計真實IMU真實運動狀態(tài)，求實時角度的思路展開。在認識噪聲方面：對IMU隨機噪聲從三個角度進行分析，得到它相應的表現(xiàn)特性，這為IMU的評價提供

3、了標準，為應用提供了指導方法；建立了噪聲模型為濾波提供了模型基礎。在濾波方法設計方面：先用ADI公司提供的IMU輸入輸出轉換公式，求得簡單轉換模型，然后針對這種方法存在的缺陷加以改進，得到濾波效果更好的改進簡單模型法；在建立的噪聲模型基礎上結合卡爾曼濾波思想，設計濾波器，這是一種比較合適于穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)處理的濾波方法，對預測模型改進并將其應用范圍加以推廣；在對大量IMU輸出值特性分析的基礎上，設計一種分段適應性調整濾波參數(shù)的濾波方法，這種方法