多微型传感器自适应信息融合姿态估计方法

摘要

融合微型惯性和磁传感器数据能够用于实时跟踪人体肢体运动、或估计某一运动刚体姿态。这里,三维加速计被用来测量传感器坐标系下的重力向量,用于确定相对于水平面的方向;三维磁力计测量得到传感器坐标系下的磁场强度向量,用来确定垂直轴上的旋转;三维陀螺仪测量角速度,通过积分可以得到角度.重力向量受人体运动加速度的干扰,磁场强度受周围环境磁感物质的干扰,而角速度在积分过程中也会引入随时间增长的漂移,所以需要融合这3种观测量。rn 本文提出了一种自适应Kalman滤波的姿态估计算法AKF,通过加速度与磁场强度计算得到的姿态来做观测量与角速度融合,将非线性观测方程线性化,从而降低了计算复杂度;磁场的干扰不会影响Pitch和Roll两个角的估计;而对于运动加速度的干扰,通过自适应调整滤波器中的观测噪声协方差矩阵来抵除。算法的稳定性和精确性在实验中得到了有效验证。