Metody wyznaczania kątów z żyroskopów dla filtru komplementarnego na potrzeby określania orientacji IMU

W pracy zaprezentowano sposób estymacji orientacji obiektu w przestrzeni trójwymiarowej z wykorzystaniem filtru komplementarnego. Wykorzystano konstrukcję filtru komplementarnego dla każdego z trzech kątów Eulera. Fuzja danych w tej filtracji polega na poprawie kątów wyznaczonych z układu akcelerometrów i magnetometrów oraz kątów z żyroskopów, zakładając rozdzielność częstotliwościową zakłóceń w tych dwóch kanałach pomiarowych. Celem opracowania jest analiza metod wyznaczania kątów z żyroskopu na potrzeby filtru komplementarnego i ich wpływu na dokładność estymacji orientacji. Zaproponowano metodę niezależnego całkowania pomiarów z żyroskopów, całkowania prędkości kątowych po uprzednim przeliczeniu ich do układu nawigacyjnego oraz macierzowego całkowania równania rotacji. Analizę wykonano na danych z symulatora czujnika IMU oraz dla danych pomiarowych z rzeczywistego sensora IMU.

---

In the paper complementary filter is presented for estimating 3D orientation. The main aim of this paper is to analyze methods of determining the angles from gyroscopes. Angles from gyro are calculated by integration measurements directly in sensor frame, by integration angles velocity after transformation to navigation frame and by strapdown integration. Analysis of the complementary filter is presented for data from real IMU sensor and for data from IMU signal simulator.