Експериментальне порівняння алгоритмів визначення орієнтації на базі компліментарного фільтру та фільтру Маджвіка

Abstract

В статті розглядаються питання визначення орієнтації об’єктів. Основними джерелами інформації для розрахунку кутів орієнтації слугують мікроелектромеханічні датчики, а саме мікроелектромеханічний гіроскоп (надає данні про кутову швидкість) та мікроелектромеханічний акселерометр (надає данні про гравітаційне прискорення в нерухомому режимі, та перевантаження в стані руху). Але застосування мікроелектромеханічних датчиків для визначення орієнтації і параметрів руху саме по собі не можливо без використання спеціалізованих алгоритмів обробки отриманих з них сигналів. Головний недолік полягає саме у “якості” отриманих сигналів, тобто наскільки отриманий сигнал з вимірювачів достовірно відображають рух або нерухомий стан об’єкту. Тому алгоритмами визначення орієнтації які запропоновані в роботі для розгляду було обрано алгоритм Компліментарного фільтру та алгоритм фільтру Маджвіка. Використані вимірювальні датчики (гіроскопи і акселерометри) об’єднані в один вимірювальний модуль який в свою чергу є базою для роботи розробки компанії Inertial Labs – курсовертикалі AHRS-10P. Курсовертикаль AHRS-10P в дослідженні використовується як референтна система, так як вона визначає кути орієнтації об’єкту на якому вона встановлена, за допомогою алгоритму фільтра Калмана і паралельно може видавати сирі данні зняті з акселерометрів і гіроскопів. В результаті дослідження, отримано аналітичні залежності визначеного кута тангажу та кута крену за допомогою алгоритму Компліментарного фільтру та алгоритму фільтру Маджвіка в порівнянні з кутом тангажу та кутом крену отриманими референтною системою AHRS-10P на базі фільтру Калмана.