IMU误差模型

零偏

在静置状态下采集一段加速度数据,理论上此时 ( a x , a y , a z ) (a_x,a_y,a_z) (ax,ay,az)= ( 0 , 0 , g ) (0,0,g) (0,0,g). 从下图可以看出,加速度计每个轴的输出都被拉偏了,这个偏移值就是加速度零偏,于是加速度输出可以表示为以下模型,以下为x轴,另外两个轴类似。
a x = a ^ x + Δ x a_{x}={\hat{a}}_x+\Delta_x ax=a^x+Δx
a x a_{x} ax为加速度计x轴输出, a ^ x {\hat{a}}_x a^x为x轴加速度真值, Δ x \Delta_x Δx为x轴零偏值。
IMU误差模型_第1张图片
IMU误差模型_第2张图片

上电重复性

IMU设备每次上电启动,上述零偏误差值都不一样,这就造成了上电重复误差。

随机误差

假设我们已经估计出加速度计的零偏值,并将其从加速度计输出数值中剔除,此时的输出如下图。此时的的输出便是随机误差,也就是加速度噪声。
a x = a ^ x + Δ x + η a_{x}={\hat{a}}_x+\Delta_x+\eta ax=a^x+Δx+η
a x a_{x} ax为加速度计x轴输出, a ^ x {\hat{a}}_x a^x为x轴加速度真值, Δ x \Delta_x Δx为x轴零偏值, η \eta η为随机噪声。
IMU误差模型_第3张图片

漂移

IMU上电后,零偏值会随着时间慢慢慢慢变化,这就是零漂误差,这个误差通常与温度有关,如果IMU中加入温度补偿,那么零漂误差会非常小。

在组合导航系统中,通常会对零偏值进行估计,并将其从加速度输出中补偿掉。

scale factor

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