No/VOL: 12/2013 Page no. 68
Authors: Robert Bieda :
Title: Wyznaczanie orientacji IMU w przestrzeni 3D z wykorzystaniem macierzy tensora rotacji oraz niestacjonarnego filtru Kalmana
Abstract: Artykuł prezentuje opis metody umożlwiającej wyznaczenie parametrów orientacji obiektu w przestrzeni 3D. Kąty rotacji wyznaczane są w oparciu o fuzję sygnałów uzyskanych z układu pomiarowego IMU zrealizowanego w technologii MEMS. Układ IMU dostarcza informacje z trójosiowych czujników przyspieszenia liniowego (akcelerometrów), czujników pola magnetycznego Ziemi (magnetometrów) oraz układu czujników prędkości kątowej (żyroskopów). Informacja o orientacji obiektu prezentowana jest w postaci ortogonalnego tensora rotacji, którego elementy stanowią obserwowany wektor stanu w niestacjonarnym modelu filtru Kalmana. Elementy wektora stanu umożliwiają również wyznaczenie kątów rotacji (roll, pitch, yaw) układu związanego z obiektem. Uzyskane przebiegi czasowe, poszczególnych kątów rotacji, nie wykazują negatywnych cech związanych z budową i działaniem układu pomiarowego czujników IMU. Definicja opisanego rozwiązania umożliwia również prostą i skuteczną implementację proponowanej metody w układach pomiarowych IMU.
Key words: fuzja sygnałów IMU, orientacja obiektu w przestrzeni 3D, macierz tensora rotacji, całkowanie bezkardanowe.