IMU與地磁融合導(dǎo)航時(shí),在地磁傳感上有兩個(gè)必須要消除的誤差。第一個(gè)是由傳感器和電路引起的失調(diào)誤差,第二個(gè)是標(biāo)度誤差。這兩種誤差都容易受到周圍磁環(huán)境的干擾。校準(zhǔn)時(shí)可以通過IMU的加速度計(jì)校準(zhǔn)其傾斜角,如果單單僅做到二維上的校準(zhǔn)在實(shí)際應(yīng)用中往往是不夠的。在實(shí)際使用中保證導(dǎo)航系統(tǒng)在外部低干擾的磁場(chǎng)環(huán)境也很重要。
(iNEMO IMU,ST)
如果導(dǎo)航系統(tǒng)受到磁干擾,這時(shí)候再使用地磁傳感來測(cè)量姿態(tài)精度只會(huì)比使用IMU來得更差。因此導(dǎo)航系統(tǒng)在受到磁干擾后,必須要及時(shí)判斷磁傳感是否還可用。正常情況下融合性的算法在這種情況下也必須切換為IMU來測(cè)算姿態(tài)。
IMU同樣會(huì)有類似的問題,IMU的偏置即便能準(zhǔn)確測(cè)量卻也很難取消,再加上加速度噪聲,會(huì)使導(dǎo)航距離開始漂移。要解決此類問題,除了結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)模式給系統(tǒng)更多的算法規(guī)則似乎別無他法了,這也是做移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航的公司核心競(jìng)爭(zhēng)力之一。如果不考慮傳感器器件上的差距,算法層面也是能拉開差距的。
融合導(dǎo)航精度仍建立在傳感器性能上
上面說不考慮傳感器硬件差距只是一種假設(shè),實(shí)際上不管算法再貼合運(yùn)動(dòng)模型,融合導(dǎo)航的地基是建立在器件本身性能之上的,如果傳感器內(nèi)在有缺陷,那么不管你融合多少其他類型的傳感都是徒勞的。傳感器融合能補(bǔ)救劣質(zhì)傳感器嗎?答案是不能。說到底傳感器融合是濾波和算法處理的過程,它把環(huán)境、運(yùn)動(dòng)動(dòng)態(tài)信息和應(yīng)用狀態(tài)對(duì)傳感器組合進(jìn)行合并。傳感器融合可以提供確定性的校正但無法彌補(bǔ)傳感器內(nèi)在的缺陷。
(迷你型IMU,ADI)
這里服務(wù)類導(dǎo)航和工業(yè)級(jí)導(dǎo)航會(huì)有一點(diǎn)差別,服務(wù)類的導(dǎo)航對(duì)傳感器本身的性能要求沒有工業(yè)類那么高,主要靠先進(jìn)的濾波器和算法融合傳感器的數(shù)據(jù)來彌補(bǔ)定位里不確定性的差距;工業(yè)類導(dǎo)航定位必須根據(jù)具體精度要求來選擇器件,更高質(zhì)量的IMU、地磁、激光等等傳感器會(huì)發(fā)揮出相當(dāng)大作用,然后再適當(dāng)利用其他傳感器來縮小不確定性的差距。
隨著半導(dǎo)體廠商在傳感器IC設(shè)計(jì)上向著微型化、功能集成化、低功耗發(fā)展,服務(wù)類融合導(dǎo)航上也開始將導(dǎo)航精度的問題往硬件層面上去解決。不管是基于哪種傳感的融合導(dǎo)航,雖然傳感器濾波以及算法是整個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)里很重要的部分,但只有器件本身的品質(zhì)才能決定最基礎(chǔ)的精度。
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