Komplementär Filter - Einfache Übersicht über Filtermöglichkeiten für IMU

[shedepe]

Hallo,
ich habe dieses tolle PDF im Netz gefunden, in dem es darum geht wie man aus einem Beschleunigungssensor und einem Gyro möglichst akkurat den Winkel um den der Sensor gedreht wurde und die Winkelbeschleunigung erhält,
ohne komplexe Filterverfahren wie z.B. den Kalman Filter.

https://b94be14129454da9cf7f056f5f8b89a9b17da0be.googledri ve.com/host/0B0ZbiLZrqVa6Y2d3UjFVWDhNZms/filter.pdf

Ich hoffe dass ich einigen von euch damit weiterhelfen kann die gerade Schwierigkeiten mit der Sensor Auswertung haben.

[HaWe]

hallo,
sehr schöner Artikel!
Schade nur, dass man so etwas (natürlich) nur für senkrecht stehende Gyros verwenden kann (balancierender Segway), nicht aber für Drehungen in der Waagerechten (Navigation, Sensorfusion mit Odometrie)

[shedepe]

Warum sollte man das nur für senkrecht stehende gyros verwenden können ? Dem Filter ist es egal in welcher Ebene er arbeitet. Sensorfusion mit Odometrie könnte natürlich etwas schwieriger werden. Hierfür würde es sich aber aufgrund der Sensorgenauigkeit in der Regel sowie so eher lohnen die Information wie weit man gekommen ist durch die Odometrie zu bestimmen (vorausgesetzt man hat keinen Schlupf) und die Information wie man relativ zur Ausgangsposition steht durch eben Sensorfusion eines 6 bis 9 Achs Sensors. Wenn man nicht aufwendige Filter implementieren will.

[HaWe]

@shedepe:
Ich bin der Meinung , dass es nicht geht, und es wird im Link ja auch nicht so demonstriert.
Der Grund, dass es bei Drehung/Kippen um eine waagerechte Achse (quasi bei senkrecht stehenden Gyros wie beim Segway) funktioniert, ist, weil sich die Acc-3D-Achsen beim Kippen um eine waagerechte Achse ändern und so beim Kippen nicht nur die senkrechte, sondern auch beide waagerechte Achsen plötzlich Anteile der Erdbeschleunigung <>0 messen.

Beim Drehen um die Hochachse (bei quasi "liegenden Gyros") aber ändern sich die Acc-3D-Achsen überhaupt nicht (abgesehen von Störungs-Rauschen), schließlich zeigt dann nach wie vor nur 1 Dimension (y) nach unten, während x und z nach wie vor bei jeder Drehung Null zeigen. Also tragen sie nach meinem Verständnis nichts zur Fusion mit einem Gyro oder Kompass verwertbares bei, daher macht auch kein Kalman oder Komplementärfilter Sinn.

Was Acc Sensoren aber sehr wohl können, ist Schräglage oder Beschleunigung in Fahrtrichtung zu detektieren.
Hier wäre eine Fusion mit Odometrie (Weg + Geschwindigkeit geradeaus berechnen) oder mit 3D-Kompass und 3D-Gyro (waagerechter Anteil vom Compassheading zur Kompasskursberechnung sowie von Pitch und Roll bei Flugmodellen) sinnvoll.

Aber wenn du der Meinung bist, dass man die waagerechte Drehung eines Fahrzeugs mit Accelerometern berechnen bzw. (sinnvoll) fusionieren kann, dann zeig es!