基于IMU的前、后向运动检测

Question

我们在一辆车里安装了一个嵌入式设备。飞机上装有加速度计、陀螺和GPS传感器。目标是区分车辆何时前进和后退(在反向齿轮中)。传感器轴与车辆轴对齐。以下是我们的观察结果：

• 仅仅检查加速度方向是不够的，因为后退和前进时刹车会显示相同方向的结果。
• 我们可以说，如果全球定位系统速度降低70 -> 60公里/小时，这是一个制动事件。但当速度< 20 km/h时，就变得比较棘手，在双向行驶时，降低20 -> 10 km/h是可能的。
• 我们不能在低速时依靠GPS角度。

我们如何处理这个问题？任何想法、文章或研究都是有帮助的。

Answer 1

您正在寻找姿态和航向参考系统实现。下面是一个开放源代码图书馆。它通过融合两个数据源(IMU和GPS)来确定位置和航向。

AHRS为您提供滚动，俯仰和偏航，这是围绕着X，Y和Z轴的IMU装置。

有不同的算法可以做到这一点。AHRS算法的例子是Madgwick和Mahony算法。他们将为您提供四元数角和欧拉角，可以方便地帮助您识别车辆的方向在任何时候。

这是AHRS的一个很酷的视频，它实时运行。

类似的问题是这里。

编辑

如果没有Mag数据，你将无法获得高精度，而且你的漂移会随着时间的推移而增加。

尽管如此，您仍然可以使用Madgwick算法在6 6DoF (Acc XYZ和Gyr XYZ)上执行AHRS。您可以找到一个实现这里。如果您想深入研究物论，请看一看麦奇威克的内部报告。

卡尔曼滤波可以选择合并你的IMU 6 6DoF与GPS数据，这可以大大减少漂移随着时间的推移。但这需要对卡尔曼滤波器有一个很好的理解，并且可能需要自定义实现。