EKF IMU

標籤： IMU

說明

程式碼實現部分分為三個部分，基於A Double-Stage Kalman Filter for Orientation Tracking With an Integrated Processor in 9-D IMU中論文的實現，基於EKF-IMU演算法的實現，基於ESKF-IMU演算法的實現。

RAIN IMU姿態解算規則說明

四元數旋轉矩陣(從body座標系到world座標系)：

Rwb=⎡⎣⎢⎢q2w+q2x−q2y−q2z2(qxqy+qwqz)2(qxqz−qwqy)2(qxqy−qwqz)q2w−q2x+q2y

−q2z2(qyqz+qwqx)2(qxqz+qwqy)2(qyqz−qwqx)q2w−q2x−q2y+q2z⎤⎦⎥⎥

尤拉角符號說明：

偏航角，繞Z軸旋轉，Yaw角， ψ
俯仰角，繞Y軸旋轉，Pitch角， θ
滾轉角，繞X軸旋轉，Roll角， ϕ
定義尤拉角旋轉順序：先偏航角、後俯仰角、最後滾轉角。

數值積分方法選擇尤拉方法:

xn+1=xn+Δt⋅f(tn,xn)
狀態量選擇：
x=[qwb]

實現步驟：

step1:

初始化四元數:

θ=atan2(Acc.xAcc.y2+Acc.z2)ϕ=atan2(−Acc.y−Acc.z)ψ=atan2(−Mag.

y∗cosφ+Mag.z∗sinφMag.x∗cosθ+Mag.y∗sinθsinφ+Mag.z∗sinθcosφ)
初始化Q過程激勵噪聲協方差矩陣和R觀測噪聲協方差矩陣：
Q=[wn00wbn]

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