IMUと地磁気センサーを組み合わせて、ストラップダウン方式の慣性ナビゲーション・システムを構築

概要

本稿では、ストラップダウン方式の慣性ナビゲーション・システム(SINS:Strapdown Inertial Navigation System)を実現する方法を紹介します。その主要な構成要素は、アナログ・デバイセズの慣性計測ユニット(IMU:Inertial Measurement Unit)センサー「ADIS16470」とPNI Sensor製の地磁気センサー(コンパス)「RM3100」です。開発したシステムには、SINSを実現するためのいくつかの基本的なプロセスを実装しています。具体的には、コンパスのキャリブレーション、拡張カルマン・フィルタ(EKF:Extended Kalman Filter)を用いた姿勢方位基準システム(AHRS:Attitude and Heading Reference System)、トレースのトラッキングなど、磁気/角速度/重力(MARG:Magnetics, Angular Rates, and Gravity)に基づく処理です。また、最小2乗誤差(MSE:Minimum Squared Error)法を用いた疎結合によるセンサー・フュージョンも実現されています。本稿では、各プロセスのステップにおいて使用するアルゴリズムについて、特に詳しく説明します。その上で、開発したシステムをテストするための実験環境、実験結果の分析、精度を改善するための方法について解説を加えます・・・・・・

 

続きはこちら
(個人情報の入力が必要です)

参考資料

1. Long Li 、Zhang He 「Automatic and AdaptiveCalibration Method of Tri-axial Magnetometer(3軸磁気センサーの適応型自動キャリブレーション手法」ChineseJournal of Scientific Instrument 、2013年

2. Timothy Sauer「Numerical Analysis (2nd Edition)(数値解析 第2版)」Pearson、2011年

3. David H. Titterton 「Strapdown Inertial NavigationTechnology ( 2nd Edition ) ( ストラップダウン方式の慣性ナビゲーション技術 第2版) 」The Institution ofElectrical Engineers 、2004年.

Yan Gongmin 「Research on Vehicle Autonomous Positioning and Orientation System( 自律型のポジショニング/ オリエンテーション・システムの研究) 」Ph.D. thesis. Northwestern Polytechnical University、中国、2006年

João Luís Marins 「An Extended Kalman Filter for Quaternion-Based Orientation Estimation Using MARGSensors(MARGセンサーを用いた四元数ベースの方向推定向け拡張カルマン・フィルタ)」IEEE、2001年

Igor P. Prikhodko 、Brock Bearss 「Towards Self -Navigating Cars Using MEMS IMU: Challenges andOpportunities(MEMSベースのIMUを利用する自走車両に向けて:課題とチャンス)」IEEE、2018年

RM3100. PNI Sensor Corporation, 2018.

Oliver J . Woodman 「An Introduction to Inertial Navigation(慣性ナビゲーションの概要)」Universityof Cambridge 、2007年8月

Joel Li

Joel Li

Joel Li (Zhao Li)は、アナログ・デバイセズのアプリケーション・エンジニアです。2017年に入社しました。現在は中国で、IMUやLIDARを利用するアプリケーションに取り組んでいます。2013年に中国科学院で光電検出に関する修士号を取得しています。

Van Yang

Van Yang

Van Yang は、アナログ・デバイセズの中国上海支社に所属するフィールド・アプリケーション・エンジニア(FAE)です。2015年に入社し、医療分野や産業分野に携わる中国の顧客をサポートしています。アナログ・デバイセズに入社する前は、Texas Instruments社のFAEとして4年間勤務していました。2011年に武漢にある華中科技大学で通信および情報システムに関する修士号を取得しています。バスケットボールの大ファンで、余暇にはハイキングを楽しんでいます。