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基于預估測量值的EKF在手臂測姿中的應用
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常州大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院,常州大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院

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Extend Kalman Filter Based on Predicted Measurements
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    摘要:

    針對載體線(xiàn)性加速度以及周?chē)植看鸥蓴_對姿態(tài)測量精度的影響,基于已有的慣性測量單元,設計了一個(gè)基于四元數的實(shí)時(shí)估計手臂姿態(tài)的擴展卡爾曼濾波器(EKF)。提出利用四元數引入加速計和磁強計的預估測量值構造自適應測量噪聲協(xié)方差陣的方法,結合QUEST算法,來(lái)判定姿態(tài)角解算對陀螺儀、加速計和磁強計輸出信息的依賴(lài)程度,以此來(lái)提高測量精度。文末通過(guò)實(shí)驗仿真對該方法進(jìn)行了驗證,并對實(shí)驗結果和電磁跟蹤系統采集到的數據進(jìn)行了比較,結果表明,本文提出的方法能顯著(zhù)提高手臂姿態(tài)測量精度,可有效滿(mǎn)足應用要求。

    Abstract:

    For the linear acceleration and magnetic interference that effect on the measurement precision of the attitude, based on the existing inertial measurement unit(IMU), this paper describes a quaternion-based extended Kalman filter designed for real-time estimation of the orientation of arm motion. And proposes an adaptive approach that constructs measurement noise covariance matrix by introducing the predicted measurements of the accelerator and magnetometer with quaternion, combining QUEST algorithms, to determine the degree of dependence of gyroscope, accelerometer and magnetometer output signals, in order to improve the measurement accuracy. At the end of this paper, this method is verified by simulation and experiment, and the comparison of experimental results and the data collected by electromagnetic tracking system, shows that the method proposed in this paper can significantly improve the arm pose measurement accuracy, which can which can meet application requirements effectively.

    參考文獻
    相似文獻
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引用本文

馬正華,賀小捧.基于預估測量值的EKF在手臂測姿中的應用計算機測量與控制[J].,2016,24(11).

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  • 收稿日期:2016-05-29
  • 最后修改日期:2016-10-31
  • 錄用日期:2016-07-06
  • 在線(xiàn)發(fā)布日期: 2016-11-30
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