用IMU定位难点分析

用IMU定位难点分析

1. IMU组成
   一般IMU由加速度器acc、陀螺仪gyr组成，还可以外加一个磁力计mag；

   • acc积分可以得到速度，再积分可以得到位置；静止时可以得到姿态方向；
   • gyr积分可以得到姿态方向；
   • mag本身就可以得到姿态方向；

2. IMU定位原理
   对于acc+gyr方式：acc+gyr得到比较准确姿态，去除acc重力分量影响；二次积分可以得到位置；
   对于acc+gyr+mag方式：需要acc+gyr+mag方式得到比较准确姿态，其他处理方式一样；

3. 难点分析
   IMU定位不准，主要由于2点造成：

   • a. 姿态不准导致重力影响去除不了，误差不断累积；
   • b. 器件本身漂移不能去除，如acc从静止到运动再到静止，acc积分得到的速度应该为0， 而实际不为0；

   现对上述2点进行说明：

   • 重力影响：可以采用一定的方法(如MahonyAHRS、MadgwickAHRS、Kalman，具体可参见xio)：对于acc+gyr方式，acc只能在静止时得到姿态，运动时不能，因而在运动情况下姿态不准确，重力影响去除不了；对于acc+gyr+mag，可以用mag得到姿态，提高姿态准确性，当有磁场干扰时，该方式效果也存在问题；
   • 本身漂移：对于此问题，一般的处理方法为用高通滤波去除，但高通滤波后得到的只是相对运动关系，不能得到准确的位置信息；因而再实际应用中可以根据实际情况设计相应的处理方法，如步态定位中，可以采用运动静止判断，如下图所示为步态数据运动静止判断矫正后的效果：
     

4. 应用
   IMU定位存在不可避免的漂移，需针对具体应用设计相应的处理算法。
   目前使用较多的步态定位。