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DC成分の分離

今週末はジャイロや加速度センサの静止ドリフトをハイパスフィルタでカットすることを考える.
これは回路的にコンデンサを直列に入れる等でも実現できるが,実際やってみると過渡応答が出たりしてあまりパッとしなかった.
そこでソフトで処理すべく,新しいdsPIC33F64GP802(RAM16kByte品)を目一杯使う.

ジャイロの静止ドリフトの追跡,除去には不感帯ハイパスフィルタが向いている.(一定レンジ以下の信号をノイズ+ドリフト成分として分離)
移動平均とばらつき±σの帯(ボリンジャーバンド)を使ってジャイロドリフトを追跡する.


上記のグラフような感じで,十分ゆっくりとした移動平均をドリフト推定値として追跡し,データ分散がXσの帯を外れたら動的信号として積分処理へ回す.
帯の中の信号は積分せずに強制0とすることで,時間経過による静止ドリフトはXσの確率以下でほぼ0になる.
帯の幅と移動平均の周波数を調整することで,時間と共にセンサノイズの分散が変化した場合でも安定したドリフトの追跡が可能となる.

これまでのアルゴリズムをまとめると,
静的なドリフトはこの方法で追跡しつつ,積分絶対値は加速度と地磁気で補正する.
動的なドリフトは温度係数や静止ドリフトを延長した推定で補正する.

これまでの成果として姿勢の取得はだいぶ安定してきた.
なので今後はこれをPCB化しておもしろいアプリを作って行きたい.
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この記事へのコメント

ええと - のざわ - 2009年09月18日 19:51:00

単純に和分(ようするに差分)ではダメなのでしょうか?

- もやね - 2009年09月23日 00:43:01

のざわさん,こんばんは.
最近ブログの更新をさぼってまして返信遅れましてすみません.
単純な差分ではどうか・・とのことですが,ジャイロの動的な追跡のところのお話でしょうか?
ここでのドリフト推定値は単一センサでの場合です.
なので信号がほぼゼロ=角速度がほぼゼロ の状態は信号のすべてをドリフト成分と見なしています.
そして角速度を積分する前にドリフトと差分を取ってゼロリセットしています.

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長野県在住の会社員(メカニカル・エンジニア).
ロボットは完全な趣味としてやってます.
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