gps - 使用 IMU 进行前后运动检测

Question

我们有一个安装在车辆中的嵌入式设备。它配备了加速度计、陀螺仪和 GPS 传感器。目标是区分车辆何时向前和向后移动（倒档）。传感器的轴与车辆的轴对齐。以下是我们的观察：

• 检查加速方向是不够的，因为在向前移动的同时向后和制动会显示相同方向的结果。
• 我们可以说如果 GPS 速度下降 70 -> 60 公里/小时，这是一个制动事件。但是当速度 < 20 km/h 时就变得棘手了。双向行驶时可以降低 20 -> 10 km/h。
• 我们不能在低速时依赖 GPS 角度。

我们如何解决这个问题？任何想法、文章或研究都会有所帮助。

Answer 1

您正在寻找姿态和航向参考系统实施。这是一个开源代码库。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，它们是围绕 IMU 设备的 X、Y 和 Z 轴的角度。

有不同的算法可以做到这一点。AHRS 算法的示例是 Madgwick 和 Mahony 算法。它们将为您提供四元数和欧勒角，可以随时轻松帮助您识别车辆的方向。

这是一个很酷的 AHRS 算法实时运行视频。

类似的问题在这里。

编辑

如果没有 Mag 数据，您将无法获得高精度，并且您的漂移会随着时间的推移而增加。

不过，您可以使用 Madgwick 算法在 6DoF（Acc XYZ 和 Gyr XYZ）上执行 AHRS。你可以在这里找到一个实现。如果您想深入了解事物的理论，请查看Madgwick 的内部报告。

卡尔曼滤波器可以将您的 IMU 6DoF 与 ​​GPS 数据合并，这可以显着减少随时间的漂移。但这需要对卡尔曼滤波器和可能的自定义实现有很好的理解。