IMU/光电鼠标/轮式编码器的多传感器融合(非线性卡尔曼滤波)
各传感器分析
imu
对于平面移动机器人(如扫地机器人),IMU只需要一般只需要使用陀螺仪的偏航角(YAW),陀螺仪的偏航角有时间漂移的误差存在,一般分为系统漂移误差(offset)和随机时间漂移误差。
轮式编码器
没啥好说的,两轮差分机器人有对应的运动模型,累计误差随着打滑等因素逐步变大。需要把轮径和两轮中心距标定出来,标定的方法比较多(todo:更新三种标定方法)。
参考论文:
Ego- and object motion estimation
论文中的工程:
GitHub - tum-phoenix/drive_ros_localize_odom_fusion: Fuses odometry message from various sources
mediaTUM - Media and Publication Server
光电鼠标传感器
可以测出来xy偏移量的,放在机器人不同的位置和放法是有讲究的。
卡尔曼融合滤波
预测模型
模型就是两轮差分轮的模型,这里要做一个偏导,算出雅可比矩阵,即状态转移矩阵F,也就是这里体现了非线性,其他按照卡尔曼滤波算法的流程走就可。
起始模型方差P0设为0.1×单位矩阵,过程噪声Q从小往大了调。
观测模型
todo
搞个状态变换矩阵H出来
测量噪声协方差R根据静止/直线运动和圆周运动统计出来,算出来×9倍(按照3sigma高斯噪声模型来处理)
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