从零开始学习VIO笔记 --- 第二讲:VIO概述,IMU,IMU的标定

从零开始学习VIO笔记 --- 第二讲:VIO概述,IMU相关模型介绍

  • 一. VIO融合
    • 1.1 紧耦合
    • 1.2 松耦合
  • 二. imu 误差模型
    • imu 的误差标定(后续补上)
  • 三. imu的数学模型
    • 3.1 加速度计数学模型
    • 3.2 陀螺仪数学模型
  • 四. VIO 中的 imu模型
  • 五. 连续时间下 IMU 运动模型
    • 5.1 IMU 运动模型
    • 5.2 运动模型的离散积分——欧拉法
    • 5.3 运动模型的离散积分——中值法 (重要)

一. VIO融合

1.1 紧耦合

融合过程本身会影响视觉和 IMU 中的参数(如 IMU 的零偏和视觉的尺度)。典型方案为 MSCKF 和非线性优化。
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1.2 松耦合

将 IMU 定位与视觉/GNSS 的位姿直接进行融合,融合过程对二者本身不产生影响,作为后处理方式输出。典型方案为卡尔曼滤波
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二. imu 误差模型

加速度计和陀螺仪的误差可以分为:确定性误差,随机误差
确定性误差可以事先标定确定,包括:bias, scale
随机误差通常假设噪声服从高斯分布,包括:高斯白噪声,bias,随机游走

加速度计的bias,指的是零偏;理论上,当没有外部作用时,IMU 传感器的输出应该为 0。但是,实
际数据存在一个偏置 b。加速度计 bias 对位姿估计的影响:(速度和位置p)
在这里插入图片描述
加速度计的 scale 可以看成是实际数值和传感器输出值之间的比值

IMU 随机误差 — 高斯白噪声
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imu 的误差标定(后续补上)

三. imu的数学模型

3.1 加速度计数学模型

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3.2 陀螺仪数学模型

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四. VIO 中的 imu模型

陀螺仪: 只考虑白噪声 n g n^g ng和bias随机游走 b g b^g bg,各个方向的角速度
加速度计:只考虑白噪声 n a n^a na和bias随机游走 b a b^a ba,各个方向的加速度,额外还有一个世界坐标系下的重力加速度 g w g^w gw
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五. 连续时间下 IMU 运动模型

5.1 IMU 运动模型

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5.2 运动模型的离散积分——欧拉法

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5.3 运动模型的离散积分——中值法 (重要)

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