使用 IMU 进行前后运动检测

Question

我们在车辆中安装了一个嵌入式设备。它配备了加速度计、陀螺仪和 GPS 传感器。目标是区分车辆何时向前和向后移动（倒档）。传感器的轴与车辆的轴对齐。 以下是我们的观察结果：

• 仅检查加速方向是不够的，因为在向前行驶时向后行驶和制动会显示相同方向的结果。
• 我们可以说，如果 GPS 速度下降 70 -> 60 公里/小时，这是一个制动事件。但是当速度 10 公里/小时。
• 我们不能在低速时依赖 GPS 角度。

我们如何解决这个问题？任何想法、文章或研究都会有所帮助。

Answer 1

您正在寻找Attitude and heading reference system 实现。这是一个开源代码library。它通过融合两个数据源（IMU 和 GPS）来确定位置和航向。

AHRS 为您提供滚动、俯仰和偏航，它们是围绕 IMU 设备的 X、Y 和 Z 轴的角度。

有不同的算法可以做到这一点。 AHRS 算法的示例是 Madgwick 和 Mahony 算法。他们会为您提供quaternion and Eurler angles，可以随时轻松帮助您识别车辆的方位。

这是一个很酷的video AHRS 算法实时运行。

类似的问题是here。

编辑

如果没有 Mag 数据，您将无法获得高精度，并且您的漂移会随着时间的推移而增加。

不过，您仍然可以使用 Madgwick 算法在 6DoF（Acc XYZ 和 Gyr XYZ）上执行 AHRS。你可以找到一个实现here。如果您想深入了解事物的理论，请查看Madgwick's internal report。

卡尔曼滤波器可能是将 IMU 6DoF 与 ​​GPS 数据合并的一个选项，可以显着减少随时间推移的漂移。但这需要对卡尔曼滤波器有很好的了解，并且可能需要自定义实现。