基于四元数的扩展卡尔曼算法实现的AHRS 姿态方位参考系统大家多提意见

ztj55 · 发表于 2010-8-30 13:29:31

经常来这里看，第一次发贴，
工作了大概一年多，终于实现四元数的扩展卡尔曼算法，整个系统小于 1g，尺寸 15×20mm的，应该算是袖珍的了，号称全球最小的也不为过

希望大家能够更多的技术交流

(原文件名:module_1.JPG)

(原文件名:SW.JPG)

下面是两个视频连接

http://v.youku.com/v_show/id_XMjAyMTU3NDUy.html

控制google earth 谷歌地图的操作，以后会把地图里面的模拟飞行的部分加进去

http://v.youku.com/v_show/id_XMjAyMTU0MjIw.html

系统性能正在测试中，不过下面是一些特点：

 高精度360 度全方位位置姿态输出
 快速动态响应与长时间稳定性（无漂移，无积累误差）相结合
 三轴加速度、三轴角速度和三轴磁场强度计高度集成9DOF
 全固态微型 MEMS 惯性器件
 快速更新率，多种可编程的数据输出模式（四元数，欧拉角，旋转矩阵等）
 针对低成本方案，提供运动姿态算法，满足系统应用需求
 提供灵活的软件开发的编程接口，针对嵌入式的底层的通信接口以及应用层的DLL动态链接库，便开发到多种设备以及应用
 提供完整的软件运行环境，更容易上手应用

The VM SDK 包含内容:

VMSENS Explore
VM SENS Explore是一款针对VMSENS姿态测量产品的图形化接口的软件，通过VMSENS Explore可以很轻易的读取，存储和显示实时的姿态数据，并且通过多种可视化的图形界面呈现给开发人员
通过VMSENS Explore 可以很容易的设置VMSENS的姿态测量传感器参数，以及进行磁传感器的软铁和硬铁的校准

VMSENS DLL API （适用Windows平台）
通过VMSENS SDK 提供的开发DLL API接口可以使开发人员轻松在WINDOWS平台上开发应用程序，通过API接口用户可以轻松获取运动姿态数据，进行传感器的设置与校准
VMSENS Low Level Communication Lib（适用嵌入式平台设备）
针对嵌入式设备对运动姿态测量产品的需求，VMSENS公司提供针对底层程序开发的库文件，以保证VMSENS公司产品可以具有更广泛的应用

VMSENS应用开发实例源代码
VM SDK 提供姿态测量显示的应用程序演示实例源代码，通过使用VMSENS SDK API调用，开发人员可以轻松在几分钟之内开始使用VMSENS SDK 开发相关的应用程序

希望大家多提意见，看看还有什么问题需要改进，实际的性能测试正在进行。。。以后的资料会越来越多，全部都正在整理

pitolan · 发表于 2010-8-30 14:23:03

多披露一些技术细节吧，要不有广告嫌疑。

lijieamd · 发表于 2010-9-19 18:30:45

求交往,求联系方式,my qq:172942577

jaff · 发表于 2010-9-19 18:58:22

这么小的空间之内，数字罗盘周围是怎么走线的？电流对数字罗盘的干扰是怎么去掉的？

qhunter · 发表于 2010-9-24 15:06:13

楼主赤裸裸的广告

dogbush · 发表于 2011-3-7 14:56:50

MARK

qubiezhen · 发表于 2011-3-7 15:44:01

鉴定完毕：纯广告

tdunam · 发表于 2011-6-12 01:26:26

进展如何？

asha · 发表于 2011-6-12 14:58:28

这绝对在吹牛，不可能没有漂移和积累误差，而且不厚道。就算是光纤陀螺做出来的姿态参考系统也不可能做到无漂移。

dstdx72 · 发表于 2011-6-15 21:51:28

用加速度计修正就没有漂移了

g921002 · 发表于 2011-6-16 00:03:33

回复【9楼】dstdx72
用加速度计修正就没有漂移了
-----------------------------------------------------------------------

最好是這樣...

asha · 发表于 2011-6-16 23:04:34

回复【9楼】dstdx72
-----------------------------------------------------------------------

一看你就不是专业的，加速度传感器也有漂移

ztj55 · 发表于 2011-6-17 10:03:58

回复【8楼】asha
-----------------------------------------------------------------------

光纤陀螺和MEMS技术本身就是两个东西，MEMS实现的是需要软体的支持，软体通过复杂的算法实现加速度、陀螺仪、compass姿态测量，不是硬件能够比拟的，同时光纤以及激光陀螺通过硬件实现了更高精度的测量与稳定性

ztj55 · 发表于 2011-6-17 10:14:43

回复【11楼】asha
-----------------------------------------------------------------------

加速度需要标定，否则绝对不能用，同样磁传感器需要校准与标定，否则也不能用

ztj55 · 发表于 2011-6-17 10:19:41

回复【7楼】tdunam
-----------------------------------------------------------------------

早就已经出产品了，一直忙项目，没时间上来看看，可以参考 www.vmsens.com
youku上搜索 VMSENS 有一些视频可以看看效果，目前在国内已经开始替代一些国外类似级别产品，价格相比低了很多

ztj55 · 发表于 2011-6-17 10:20:34

回复【7楼】tdunam
-----------------------------------------------------------------------

早就已经出产品了，一直忙项目，没时间上来看看，可以参考 www.vmsens.com
youku上搜索 VMSENS 有一些视频可以看看效果，目前在国内已经开始替代一些国外类似级别产品，价格相比低了很多

ztj55 · 发表于 2011-6-17 10:52:58

关于技术上的问题，大家都想知道，其实很简单都是卡尔曼滤波器，这个效果最好，我们验证和仿真过很多其他的方法，效果不好，卡尔曼滤波器有不同的模型，我们采用的是自己设计的模型，根据器件本身的性能调节出来的，这种滤波器在工程上被称为“黑色艺术”，确实很难搞定

matlab仿真/上位机PC实现可能很简单，simlink里面都有模块直接用，看似很简单，但是真正工程化的很少，学校里也就做做仿真，条件好点的用TI的DSP试验，这个就是matlab的代码直接porting上去，效果可想而知，尤其在下位机上实现更是复杂，优化就是一项不小的任务，为了效率，我们都是手排的算法，光做这个数学模型就用了3年多时间，还不算硬件批量测试，很难在这里解释清楚了，已经说的很多了，况且涉及公司机密

说的再多一点，我敢说国内讲控制论的老师没有几个深入理解卡尔曼滤波器的，大家都停留在教科书，老板们忙着赚钱去了，我们接触的很多公司和国内的顶级院校和研究所合作开发过这类系统，用以填补国内的这个市场，都是以失败告终，这些学校我就不提了

taobao还有国外开源项目都有类似的实现，我们也都见过，效果很差，主要说的是动态的性能，一点点的震动就导致漂移，任何一家都是缓慢的运动，动作大一点就漂移了，滤波器就发散了，大家可以看看其他家的视频，我们很多客户认为效果可能就是这个，谁也不敢像我们一样，剧烈的大动作，可以找一下youku的视频，VMSENS，看一下我们的效果，目前我们在国内已经开始有客户拿来代替xsens的相关产品

关于软件支持，我们尽量做的和国外产品类似，提供很多COM-Object组件，DLL动态连接库，演示程序，并且比国外更好的是，我们提供上层的源代码实例，不是开发例子，是整个程序的source code，因为技术是我们自己的，多做一些基础工作，有助于大家理解惯性技术，更好在实际中使用技术

关于有那些问题，欢迎大家多交流，很久没有登录了，上边说帖子有广告嫌疑。。。。。。

loveln110 · 发表于 2011-6-17 13:31:34

表示深深的怀疑~~~~~炒作吧~~

asha · 发表于 2011-6-17 21:15:46

回复【12楼】ztj55
-----------------------------------------------------------------------

呵呵，别提什么MEMS和光纤的。介绍一下我自己，做过光纤陀螺研发（注意是研发），做过MEMS惯导，光纤惯导，做过不下几百次的器件系统测试。你说我对器件和软件了解么？就算你用KALMAN又怎么样？KALMAN只是保证状态量在观测空间里的投影最小，和器件漂不漂有什么关系？就算10W一个的光纤陀螺也漂，也要测定零偏稳定性，这是常识。什么商业秘密，你的KALMAN如果没有一个稳定的，精确的观测量能出来好的数据？呵呵，别一说就是商业秘密。如果可能的话，来点你们的测量数据。告诉大家你用什么器件作为观测量的输入，我想这里面有不少感兴趣的。呵呵，不要再说你们做的系统没飘移，我用个10W的陀螺，去实现精度1度的测量，用个8K的加表去做静止下的观测，这个我也敢说，不漂。是不是？我来这里不是吵架，主要是看你说的不对。你用的硬件那么小，可也不带传感器。谁都知道，惯导要想达到高精度，传感器是关键，而且漂移是不可能消除的。而且那么小体积的硬件是浮点型的器件么？运算速度怎么样？咱们谈的是技术，不是噱头。很高兴和你交流，QQ1487494416，欢迎指教。

asha · 发表于 2011-6-17 21:19:49

对了，还有一个忘记说了，拓展四元数KALMAN滤波这个也不是新东西了，我翻了翻2000年的论文，就有人用，也有人仿真，也有人用到系统，能达到的精度有限。为什么？还不是因为器件不行么？观测量就算很准确，但是状态量它就漂，组合不出稳定的东西来。

g921002 · 发表于 2011-6-18 22:38:47

基本上只要上面有電羅盤，基本上就沒興趣。

理由很簡單，難道要我配合電路設計載具嗎？當然是我有載具，電路來配合我。如果真得要做電羅盤，請用外掛的方式。
這種東西，沒有實際用過誰知道？

另一個號稱也是用EKF的東西 SmartSensor Pro Edition
http://www.catcan.com.tw/robotics/imu 這東西放在攝影機環架上作穩定，靜止時是很棒，然我後我很賤的用手指輕輕的敲阿敲，馬上就歪掉了。真不知道引擎給他發動時會怎樣...XD

在論壇上說過很多次，KF只要輸入的東西是垃圾，輸出也是垃圾，一點用都沒有。偏偏很多文章的KF用的是錯誤的，卻還用得很高興，真不解。
說真的，還不如用 complementary filter 來的簡單明瞭。

zht9961020 · 发表于 2011-6-18 23:31:18

KF如果把K固定的话就变成了互补滤波器

asha · 发表于 2011-6-19 10:34:33

去看了下楼主的网站，感觉楼主应该是单干的那种。也是专业干的，虽然有点打广告的嫌疑，但是从别的角度真值得佩服。因此，决定不和楼主对着干了。嘿嘿

taurus3g · 发表于 2011-6-19 17:04:21

你好，这个软件的VMSENS Explore
是否可以公开接口？串口的接口。
请问是否可以下载？

uestc · 发表于 2011-6-26 20:17:35

mark

taurus3g · 发表于 2011-7-3 12:04:21

请教一个问题：
采用加速度测量倾角时，通常在静止态时测量，数值精确。动态时，存在额外的加速度力，使得倾角测量数据无效。
这时，在无GYRO 时，是否通过，是否可以采取先去掉1个G的重力加速度，在进行计算的方法？

asha · 发表于 2011-7-3 14:09:56

回复【25楼】taurus3g
-----------------------------------------------------------------------

这个绝对不行，因为里面的干扰是向心加速度。

tdunam · 发表于 2011-9-17 13:04:17

回复【21楼】zht9961020
KF如果把K固定的话就变成了互补滤波器
-----------------------------------------------------------------------

是alpha-beta吧？

tdunam · 发表于 2011-9-17 13:07:16

回复【25楼】taurus3g
请教一个问题：
采用加速度测量倾角时，通常在静止态时测量，数值精确。动态时，存在额外的加速度力，使得倾角测量数据无效。
这时，在无gyro 时，是否通过，是否可以采取先去掉1个g的重力加速度，在进行计算的方法？

-----------------------------------------------------------------------

那样计算的不是测倾角了，测的是减去重力加速度后的加速度，积分后得到速度，再积分得到位移，是导航中常用的方法。

dstdx72 · 发表于 2011-10-27 22:21:41

回复【11楼】asha
-----------------------------------------------------------------------

加速度计没有漂移
我业余做固定翼飞控
你要买一块去试试不？

douchuan1987 · 发表于 2011-10-28 23:21:59

顺便学习一下吧！

asha · 发表于 2011-11-2 21:08:44

回复【29楼】dstdx72
-----------------------------------------------------------------------

请注意，如果你测试的加表超过100个的时候你也会知道，加表有个很重要的参数叫做零偏稳定性。谢谢，你的我不用买，我手头有很多，MEMS的，石英挠性的都有。

AirPig · 发表于 2011-11-3 00:49:13

AHRS这个东西我们实验室都不知道做了多少代了，早就做烂，哪有你说的那么神秘+nb，AHRS本来就能抗瞬间的冲击和大机动，如果有常值的加速度，AHRS这个东西精度会下降了，原理性缺陷，无法解决。
所以就实话实说，有局限的东西还是能用在很多场合的，没必要夸大其中某些内容，至少你的说法不严谨。

AirPig · 发表于 2011-11-3 00:50:18

回复【31楼】asha
-----------------------------------------------------------------------
这么巧啊，你的砖也拍得太狠了

lpgyf · 发表于 2011-11-3 02:18:08

mark

zerok · 发表于 2011-11-3 16:17:59

、、、

tianxuelinan · 发表于 2011-11-3 17:06:20

回复【32楼】AirPig 空中飞猪
-----------------------------------------------------------------------

我实验室也正在做这个，希望能请教下您。qq965879129

tree888 · 发表于 2012-2-14 12:07:38

MARK

xiaowenjian · 发表于 2012-11-12 15:07:34

AirPig 发表于 2011-11-3 00:49
AHRS这个东西我们实验室都不知道做了多少代了，早就做烂，哪有你说的那么神秘+nb，AHRS本来就能抗瞬间的冲 ...

您好，ahrs中ekf的量测方程如果用加速度和磁强计输出的话，当有外界运动加速度是不是测不准了，这个怎么解决呀？有什么传感器测外部加速度吗？

tree666 · 发表于 2012-11-12 16:36:46

做的真不错啊

chushibinsaobao · 发表于 2013-12-29 11:11:19

感谢楼主分享，希望能多发一些资料，感谢

chushibinsaobao · 发表于 2014-1-7 11:18:35

感谢楼主分享

基于四元数的扩展卡尔曼算法实现的AHRS 姿态方位参考系统 大家多提意见

阿莫论坛20周年了！感谢大家的支持与爱护！！

基于四元数的扩展卡尔曼算法实现的AHRS 姿态方位参考系统大家多提意见