TW201416815A - 用於六軸運動姿態感測之方法及其感測系統 - Google Patents
用於六軸運動姿態感測之方法及其感測系統 Download PDFInfo
- Publication number
- TW201416815A TW201416815A TW101139130A TW101139130A TW201416815A TW 201416815 A TW201416815 A TW 201416815A TW 101139130 A TW101139130 A TW 101139130A TW 101139130 A TW101139130 A TW 101139130A TW 201416815 A TW201416815 A TW 201416815A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- axis
- error
- unit
- error correction
- estimated
- Prior art date
Links
Landscapes
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
本發明係關於一種用於六軸運動姿態感測之方法及其感測系統，主要係利用負回授補償的方式，透過三軸加速度量測單元及三軸磁力計對一剛體的姿態角估測結果，運算出一誤差修正量，來對前向估測參數時變率運算單元所運算出的估測參數時變率進行誤差修正，所以可以降低並即時修正一順向路徑積分單元(forward path integrator)在運算的過程中，因為雜訊、或量測訊號的誤差偏移量，經積分後所產生的累積誤差，而可以更有效率的產生較準確的估測誤差調整量，再透過正規化運算單元(normalization computing unit)運算出下一時刻的估測量，進而得到剛體的尤拉姿態角，也因此，本發明相較於習用的擴展型卡曼濾波誤差調整器，具有較佳的動態響應特性，亦即具有較佳的暫態及穩態響應。
Description
本發明係關於一種感測方法，尤指一種用於六軸運動姿態感測之方法。基於廣義同一發明，本發明亦提出一種感測系統，尤指一種用於六軸運動姿態感測之感測系統。
一個剛體在三維空間運動，通常包括線性運動(translational motion)以及旋轉運動(rotational motion)，為了描述剛體在t時刻的運動狀態，必需知道剛體在t時刻的線性位移向量、速度向量，以及旋轉姿態角與角速度向量。
而近年來由於微機電(MEM)技術的突飛猛進，市面上已經有量測三軸向的線性加速度晶片(accelerometer)、三軸向轉速率陀螺儀晶片(gyroscope)、以及三軸向磁力計(magnetometer)晶片；然而，為了從上述晶片的量測值計算出剛體的運動狀態，則需要發展一套有效的感測融合演算法。顯然的，為了發展不論是智慧型多功能的行動手持通訊裝置、或是家電智慧型遙控裝置、互動式電子遊樂器材、老人居家復健及照護器材，甚至是自主運動的機器人或無人載具(水上、水下、與空中)的控制，這無疑是一項重要的核心關鍵技術。
特別是表達剛體姿態(attitude)或指向(orientation)的姿態角，亦即尤拉角：Roll、Pitch、Yaw，更是一組重要的物理量，目前已經有應用於一般手持無線通訊裝置或平板電腦中作為傾角(tilt)的檢測與應用，以增加其附加的功能，在互動式的電子遊樂器材中，更是重要的控制信號，在高階的六軸運動載具中，特別是國防/航太的應用，如無人旋翼機的飛行控制等，高精確度的姿態角更是飛行控制系統中不可或缺的重要回授信號。
由於剛體的尤拉姿態角在估測運算的過程中，會因為雜訊、或量測訊號的誤差造成偏移，所以在積分後會不斷累積誤差，而造成量測得的尤拉姿態角較不準確，為了改善此種狀況，一般是利用擴展型卡曼濾波誤差調整器來對誤差進行修正。然，擴展型卡曼濾波誤差調整器為了濾除誤差，需經過一連串複雜的運算後，才有辦法得到剛體的尤拉姿態角，造成此種擴展型卡曼濾波誤差調整器無法快速的收斂得到尤拉姿態角，而且動態響應特性(動態及穩態響應)亦不佳，爰此，本發明者認為實有改善之必要。
而近年來由於微機電(MEM)技術的突飛猛進，市面上已經有量測三軸向的線性加速度晶片(accelerometer)、三軸向轉速率陀螺儀晶片(gyroscope)、以及三軸向磁力計(magnetometer)晶片；然而，為了從上述晶片的量測值計算出剛體的運動狀態，則需要發展一套有效的感測融合演算法。顯然的，為了發展不論是智慧型多功能的行動手持通訊裝置、或是家電智慧型遙控裝置、互動式電子遊樂器材、老人居家復健及照護器材，甚至是自主運動的機器人或無人載具(水上、水下、與空中)的控制，這無疑是一項重要的核心關鍵技術。
特別是表達剛體姿態(attitude)或指向(orientation)的姿態角，亦即尤拉角：Roll、Pitch、Yaw，更是一組重要的物理量，目前已經有應用於一般手持無線通訊裝置或平板電腦中作為傾角(tilt)的檢測與應用，以增加其附加的功能，在互動式的電子遊樂器材中，更是重要的控制信號，在高階的六軸運動載具中，特別是國防/航太的應用，如無人旋翼機的飛行控制等，高精確度的姿態角更是飛行控制系統中不可或缺的重要回授信號。
由於剛體的尤拉姿態角在估測運算的過程中，會因為雜訊、或量測訊號的誤差造成偏移，所以在積分後會不斷累積誤差，而造成量測得的尤拉姿態角較不準確，為了改善此種狀況，一般是利用擴展型卡曼濾波誤差調整器來對誤差進行修正。然，擴展型卡曼濾波誤差調整器為了濾除誤差，需經過一連串複雜的運算後，才有辦法得到剛體的尤拉姿態角，造成此種擴展型卡曼濾波誤差調整器無法快速的收斂得到尤拉姿態角，而且動態響應特性(動態及穩態響應)亦不佳，爰此，本發明者認為實有改善之必要。
為了解決先前技術所述不足之處，本發明者提出一種用於六軸運動姿態感測之方法，包括：
(1)一前向估測參數時變率運算單元以一速率陀螺儀對一剛體的量測結果，運算出一估測參數時變率。
(2)一順向路徑積分單元(forward path integrator)以該估測參數時變率進行運算，而得到一估測誤差調整量。
(3)一正規化運算單元(normalization computing unit)以該估測誤差調整量與一上一時刻估測量進行運算，而得到一下一時刻估測量。
(4)一估測誤差修正單元以一三軸加速度測量單元及一三軸磁力計分別對該剛體的量測結果，運算出一誤差修正量，並以該誤差修正量對該估測參數時變率進行誤差修正。
由上述可知，本發明主要是利用負回授補償的方式所產生的該誤差修正量，即時對該估測參數時變率進行誤差修正，不僅運算複雜度相對於習用卡曼濾波涉及遞迴運算的誤差調整策略低，所以具有較快的運算速度，並且對於該順向路徑積分單元在運算的過程中，因為雜訊、或量測訊號的誤差偏移量經過積分後所產生的累積誤差，可以即時的進行修正，而讓估測誤差得以快速趨近於零，所以可以更有效率的產生較準確的估測誤差調整量，來運算出較準確的下一時刻估測量，進而得到較準確的尤拉姿態角，也因此，本發明相較於習用的擴展型卡曼濾波誤差調整器，具有較佳的動態響應特性，亦即具有較佳的暫態及穩態響應。
此外，基於廣義同一發明，本發明者亦同時提出一種用於六軸運動姿態感測之感測系統，包括：
一速率陀螺儀：
該速率陀螺儀可供設於一剛體，以量測該剛體在三軸方向的角速度分量，而得到一三軸角速度訊號。
一三軸加速度量測單元：
該三軸加速度量測單元可供設於該剛體，以量測該剛體在三軸方向的加速度分量，而得到一三軸加速度訊號。
一三軸磁力計：
該三軸磁力計可供設於該剛體，以量測磁力而得到一三軸磁力訊號。
一前向估測參數時變率運算單元：
該前向估測參數時變率運算單元電性連接該速率陀螺儀，該前向估測參數時變率運算單元寫有一第一運算程式，該第一運算程式可供該前向估測參數時變率運算單元執行：由該三軸角速度訊號運算出一估測參數時變率。
一順向路徑積分單元(forward path integrator)：
該順向路徑積分單元電性連接該前向估測參數時變率運算單元，該順向路徑積分單元寫有一第二運算程式，該第二運算程式可供該順向路徑積分單元執行：由該估測參數時變率配合一誤差修正量，運算出一估測誤差調整值。
一正規化運算單元(normalization computing unit)：
該正規化運算單元電性連接該順向路徑積分單元，該正規化運算單元寫有一第三運算程式，該第三運算程式可供該正規化運算單元執行：由該估測誤差調整值與一上一時刻估測量，運算出一下一時刻估測量。
一估測誤差修正單元：
該估測誤差修正單元分別電性連接該順向路徑積分單元及該三軸加速度量測單元及該三軸磁力計，該估測誤差修正單元寫有一第四運算程式，該第四運算程式可供該估測誤差修正單元執行：由該三軸加速度訊號及該三軸磁力訊號，運算出該誤差修正量。
(1)一前向估測參數時變率運算單元以一速率陀螺儀對一剛體的量測結果，運算出一估測參數時變率。
(2)一順向路徑積分單元(forward path integrator)以該估測參數時變率進行運算，而得到一估測誤差調整量。
(3)一正規化運算單元(normalization computing unit)以該估測誤差調整量與一上一時刻估測量進行運算，而得到一下一時刻估測量。
(4)一估測誤差修正單元以一三軸加速度測量單元及一三軸磁力計分別對該剛體的量測結果，運算出一誤差修正量，並以該誤差修正量對該估測參數時變率進行誤差修正。
由上述可知，本發明主要是利用負回授補償的方式所產生的該誤差修正量，即時對該估測參數時變率進行誤差修正，不僅運算複雜度相對於習用卡曼濾波涉及遞迴運算的誤差調整策略低，所以具有較快的運算速度，並且對於該順向路徑積分單元在運算的過程中，因為雜訊、或量測訊號的誤差偏移量經過積分後所產生的累積誤差，可以即時的進行修正，而讓估測誤差得以快速趨近於零，所以可以更有效率的產生較準確的估測誤差調整量，來運算出較準確的下一時刻估測量，進而得到較準確的尤拉姿態角，也因此，本發明相較於習用的擴展型卡曼濾波誤差調整器，具有較佳的動態響應特性，亦即具有較佳的暫態及穩態響應。
此外，基於廣義同一發明，本發明者亦同時提出一種用於六軸運動姿態感測之感測系統，包括：
一速率陀螺儀：
該速率陀螺儀可供設於一剛體，以量測該剛體在三軸方向的角速度分量，而得到一三軸角速度訊號。
一三軸加速度量測單元：
該三軸加速度量測單元可供設於該剛體，以量測該剛體在三軸方向的加速度分量，而得到一三軸加速度訊號。
一三軸磁力計：
該三軸磁力計可供設於該剛體，以量測磁力而得到一三軸磁力訊號。
一前向估測參數時變率運算單元：
該前向估測參數時變率運算單元電性連接該速率陀螺儀，該前向估測參數時變率運算單元寫有一第一運算程式，該第一運算程式可供該前向估測參數時變率運算單元執行：由該三軸角速度訊號運算出一估測參數時變率。
一順向路徑積分單元(forward path integrator)：
該順向路徑積分單元電性連接該前向估測參數時變率運算單元，該順向路徑積分單元寫有一第二運算程式，該第二運算程式可供該順向路徑積分單元執行：由該估測參數時變率配合一誤差修正量，運算出一估測誤差調整值。
一正規化運算單元(normalization computing unit)：
該正規化運算單元電性連接該順向路徑積分單元，該正規化運算單元寫有一第三運算程式，該第三運算程式可供該正規化運算單元執行：由該估測誤差調整值與一上一時刻估測量，運算出一下一時刻估測量。
一估測誤差修正單元：
該估測誤差修正單元分別電性連接該順向路徑積分單元及該三軸加速度量測單元及該三軸磁力計，該估測誤差修正單元寫有一第四運算程式，該第四運算程式可供該估測誤差修正單元執行：由該三軸加速度訊號及該三軸磁力訊號，運算出該誤差修正量。
以下藉由圖式之輔助，說明本發明之構造、特點與實施例，俾使貴審查人員對於本發明有更進一步之瞭解。
以下請參閱第一圖所示，本發明係關於一種用於六軸運動姿態感測之方法及其感測系統，包括：
一速率陀螺儀(1)：
該速率陀螺儀(1)可供設於一剛體，以測量該剛體於運動時，在三軸方向的角速度分量，而得到一三軸角速度訊號。
一前向估測參數時變率運算單元(2)：
該前向估測參數時變率運算單元(2)電性連接該速率陀螺儀(1)，該前向估測參數時變率運算單元(2)寫有一第一運算程式，該第一運算程式可供該前向估測參數時變率運算單元(2)執行：利用該三軸角速度訊號運算出一估測參數時變率( )。
一順向路徑積分單元(3)(forward path integrator)：
該順向路徑積分單元(3)電性連接該前向估測參數時變率運算單元(2)，該順向路徑積分單元(3)寫有一第二運算程式，該第二運算程式可供該順向路徑積分單元(3)執行：由該估測參數時變率並配合一誤差修正量δ(t)進行運算，而得到一估測誤差調整量(△qS/E(t))。藉此來讓該順向路徑積分單元(3)，於運算的過程中，因為雜訊、或量測訊號的誤差偏移量經過積分後所產生的累積誤差，即時的進行修正，以令本發明具有較佳的動態響應特性。其中，該估測參數時變率較佳係與該誤差修正量作減法運算，其運算規則為 。其中T為取樣時間。
一正規化運算單元(4)(normalization computing unit)：
該正規化運算單元(4)電性連接該順向路徑積分單元(3)，該正規化運算單元(4)寫有一第三運算程式，該第三運算程式可供該正規化運算單元(4)執行：由該估測誤差調整量及一上一時刻估測量qS/E(t - 1)，運算出一下一時刻估測量qS/E(t)，進而得到該剛體之尤拉姿態角。其中，該估測誤差調整量及該上一時刻估測量較佳係進行加法運算，而得到該下一時刻估測量，其運算規則為：qS/E(t)＝qS/E(t - 1) ＋ △qS/E(t)。
一三軸加速度量測單元(5)：
該三軸加速度量測單元(5)可供設於該剛體，以偵測該剛體在運動時，於三軸方向的加速度分量，而得到一三軸加速度訊號。
一三軸磁力計(6)：
該三軸磁力計(6)可供設於該剛體，用以偵測三軸方向的磁場分量，而得到一三軸磁力訊號。
一估測誤差修正單元(7)：
該估測誤差修正單元(7)分別電性連接該前向估測參數時變率運算單元(2)及該三軸加速度量測單元(5)及該三軸磁力計(6)，該估測誤差修正單元(7)寫有一第四運算程式，該第四運算程式可供該估測誤差修正單元(7)執行：由該三軸加速度訊號及該三軸磁力訊號，運算出該誤差修正量。
為了得到較佳的誤差修正量，該第四運算程式較佳係提供該估測誤差修正單元(7)執行：以上一時刻的估測量作為座標轉換基準，將慣性座標上的加速度量與磁力量轉換至剛體座標，而得到一轉換量；利用該三軸加速度訊號及該三軸磁力訊號，來對該轉換量進行減法運算，而得到一誤差向量；根據該誤差向量運算出一誤差修正量；再利用該誤差修正量對該估測參數時變率進行誤差修正。
其中，為了便於運算，該誤差向量可為誤差向量各分量的平方和，或誤差向量各分量加權的平方和，或是一般的二次形式(quadratic form)誤差函數。並且，由於向量包括分量及方向，為了得到較佳的誤差修正量，所以該誤差向量係透過下列方法之一而運算出該誤差修正量之方向：反梯度方向(gradient)、基於Hessian 矩陣與梯度的牛頓法、反共軛梯度方向(conjugate gradient)，且該誤差向量係透過下列方法之一而運算出該誤差修正量之分量：模糊理論、最佳化步伐(step size)、參數最佳化。
由上述可知，相較於習用的卡曼濾波涉及遞迴運算(recursive computation)的誤差調整策略，本發明的運算複雜度相對較低，主要是藉由適當的動態調整該估測誤差調整值，之後便可以快速且準確的運算出下一時刻估測值，進而得到準確的尤拉姿態角。
並且，本發明利用負回授補償的方式所產生的該誤差修正量，即時對該估測參數時變率進行誤差修正，所以對於該順向路徑積分單元，在運算的過程中，因為雜訊、或量測訊號的誤差偏移量經過積分後所產生的累積誤差，可以及時進行修正，而可以更有效率的產生較準確的估測誤差調整量，也因此，本發明相較於習用的擴展型卡曼濾波誤差調整器，具有較佳的動態響應特性，亦即具有較佳的暫態及穩態響應。
綜上所述，本發明確實符合產業利用性，且未於申請前見於刊物或公開使用，亦未為公眾所知悉，且具有非顯而易知性，符合可專利之要件，爰依法提出專利申請。
惟上述所陳，為本發明在產業上一較佳實施例，舉凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化，皆屬本案訴求標的之範疇。
以下請參閱第一圖所示，本發明係關於一種用於六軸運動姿態感測之方法及其感測系統，包括：
一速率陀螺儀(1)：
該速率陀螺儀(1)可供設於一剛體，以測量該剛體於運動時，在三軸方向的角速度分量，而得到一三軸角速度訊號。
一前向估測參數時變率運算單元(2)：
該前向估測參數時變率運算單元(2)電性連接該速率陀螺儀(1)，該前向估測參數時變率運算單元(2)寫有一第一運算程式，該第一運算程式可供該前向估測參數時變率運算單元(2)執行：利用該三軸角速度訊號運算出一估測參數時變率( )。
一順向路徑積分單元(3)(forward path integrator)：
該順向路徑積分單元(3)電性連接該前向估測參數時變率運算單元(2)，該順向路徑積分單元(3)寫有一第二運算程式，該第二運算程式可供該順向路徑積分單元(3)執行：由該估測參數時變率並配合一誤差修正量δ(t)進行運算，而得到一估測誤差調整量(△qS/E(t))。藉此來讓該順向路徑積分單元(3)，於運算的過程中，因為雜訊、或量測訊號的誤差偏移量經過積分後所產生的累積誤差，即時的進行修正，以令本發明具有較佳的動態響應特性。其中，該估測參數時變率較佳係與該誤差修正量作減法運算，其運算規則為 。其中T為取樣時間。
一正規化運算單元(4)(normalization computing unit)：
該正規化運算單元(4)電性連接該順向路徑積分單元(3)，該正規化運算單元(4)寫有一第三運算程式，該第三運算程式可供該正規化運算單元(4)執行：由該估測誤差調整量及一上一時刻估測量qS/E(t - 1)，運算出一下一時刻估測量qS/E(t)，進而得到該剛體之尤拉姿態角。其中，該估測誤差調整量及該上一時刻估測量較佳係進行加法運算，而得到該下一時刻估測量，其運算規則為：qS/E(t)＝qS/E(t - 1) ＋ △qS/E(t)。
一三軸加速度量測單元(5)：
該三軸加速度量測單元(5)可供設於該剛體，以偵測該剛體在運動時，於三軸方向的加速度分量，而得到一三軸加速度訊號。
一三軸磁力計(6)：
該三軸磁力計(6)可供設於該剛體，用以偵測三軸方向的磁場分量，而得到一三軸磁力訊號。
一估測誤差修正單元(7)：
該估測誤差修正單元(7)分別電性連接該前向估測參數時變率運算單元(2)及該三軸加速度量測單元(5)及該三軸磁力計(6)，該估測誤差修正單元(7)寫有一第四運算程式，該第四運算程式可供該估測誤差修正單元(7)執行：由該三軸加速度訊號及該三軸磁力訊號，運算出該誤差修正量。
為了得到較佳的誤差修正量，該第四運算程式較佳係提供該估測誤差修正單元(7)執行：以上一時刻的估測量作為座標轉換基準，將慣性座標上的加速度量與磁力量轉換至剛體座標，而得到一轉換量；利用該三軸加速度訊號及該三軸磁力訊號，來對該轉換量進行減法運算，而得到一誤差向量；根據該誤差向量運算出一誤差修正量；再利用該誤差修正量對該估測參數時變率進行誤差修正。
其中，為了便於運算，該誤差向量可為誤差向量各分量的平方和，或誤差向量各分量加權的平方和，或是一般的二次形式(quadratic form)誤差函數。並且，由於向量包括分量及方向，為了得到較佳的誤差修正量，所以該誤差向量係透過下列方法之一而運算出該誤差修正量之方向：反梯度方向(gradient)、基於Hessian 矩陣與梯度的牛頓法、反共軛梯度方向(conjugate gradient)，且該誤差向量係透過下列方法之一而運算出該誤差修正量之分量：模糊理論、最佳化步伐(step size)、參數最佳化。
由上述可知，相較於習用的卡曼濾波涉及遞迴運算(recursive computation)的誤差調整策略，本發明的運算複雜度相對較低，主要是藉由適當的動態調整該估測誤差調整值，之後便可以快速且準確的運算出下一時刻估測值，進而得到準確的尤拉姿態角。
並且，本發明利用負回授補償的方式所產生的該誤差修正量，即時對該估測參數時變率進行誤差修正，所以對於該順向路徑積分單元，在運算的過程中，因為雜訊、或量測訊號的誤差偏移量經過積分後所產生的累積誤差，可以及時進行修正，而可以更有效率的產生較準確的估測誤差調整量，也因此，本發明相較於習用的擴展型卡曼濾波誤差調整器，具有較佳的動態響應特性，亦即具有較佳的暫態及穩態響應。
綜上所述，本發明確實符合產業利用性，且未於申請前見於刊物或公開使用，亦未為公眾所知悉，且具有非顯而易知性，符合可專利之要件，爰依法提出專利申請。
惟上述所陳，為本發明在產業上一較佳實施例，舉凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化，皆屬本案訴求標的之範疇。
(1)．．．速率陀螺儀
(2)．．．前向估測參數時變率運算單元
(3)．．．順向路徑積分單元
(4)．．．正規化運算單元
(5)．．．三軸加速度量測單元
(6)．．．三軸磁力計
(7)．．．估測誤差修正單元
第一圖係本發明之示意圖
(1)．．．速率陀螺儀
(2)．．．前向估測參數時變率運算單元
(3)．．．順向路徑積分單元
(4)．．．正規化運算單元
(5)．．．三軸加速度量測單元
(6)．．．三軸磁力計
(7)．．．估測誤差修正單元
Claims (7)
- 一種用於六軸運動姿態感測之方法，包括：
(1)一前向估測參數時變率運算單元以一速率陀螺儀對一剛體的量測結果，運算出一估測參數時變率；
(2)一順向路徑積分單元(forward path integrator)以該估測參數時變率進行運算，而得到一估測誤差調整量；
(3)一正規化運算單元(normalization computing unit)以該估測誤差調整量與一上一時刻估測量進行運算，而得到一下一時刻估測量；
(4)一估測誤差修正單元以一三軸加速度測量單元及一三軸磁力計分別對一剛體的量測結果，運算出一誤差修正量，並以該誤差修正量對該估測參數時變率進行誤差修正。 - 如申請專利範圍第1項所述用於六軸運動姿態感測之方法，其中該估測誤差修正單元包括下列步驟：
(1)由上一時刻的估測量作為座標轉換基準，將慣性座標上的加速度量與磁力量轉換至剛體座標，而得到一轉換量；
(2)將該三軸加速度測量單元及該三軸磁力計分別對該剛體的估測結果，與該轉換量進行減法運算，而得到一誤差向量；
(3)根據該誤差向量運算出一誤差修正量。 - 如申請專利範圍第2項所述用於六軸運動姿態感測之方法，其中該誤差向量可為誤差向量各分量的平方和，或誤差向量各分量加權的平方和，或是一般的二次形式(quadratic form)誤差函數。
- 如申請專利範圍第2項所述用於六軸運動姿態感測之方法，其中向量包括分量及方向，該誤差向量透過下列方法之一而運算出該誤差修正量之方向：反梯度方向(gradient)、基於Hessian矩陣與梯度的牛頓法、反共軛梯度方向(conjugate gradient)。
- 如申請專利範圍第4項所述用於六軸運動姿態感測之方法，其中該誤差向量透過下列方法之一而運算出該誤差修正量之分量：模糊理論、最佳化步伐(step size)、參數最佳化。
- 一種用於六軸運動姿態感測之感測系統，包括：
一速率陀螺儀：可供設於一剛體，以量測該剛體在三軸方向的角速度分量，而得到一三軸角速度訊號；
一三軸加速度量測單元：可供設於該剛體，以量測該剛體在三軸方向的加速度分量，而得到一三軸加速度訊號；
一三軸磁力計：可供設於該剛體，以量測磁力而得到一三軸磁力訊號；
一前向估測參數時變率運算單元：一端電性連接該速率陀螺儀，該前向估測參數時變率運算單元寫有一第一運算程式，該第一運算程式可供該前向估測參數時變率運算單元執行：由該三軸角速度訊號，運算出一估測參數時變率；
一順向路徑積分單元(forward path integrator)：電性連接該前向估測參數時變率運算單元，該順向路徑積分單元寫有一第二運算程式，該第二運算程式可供該順向路徑積分單元執行：由該估測參數時變率配合一誤差修正量，運算出一估測誤差調整值；
一正規化運算單元(normalization computing unit)：電性連接該順向路徑積分單元，該正規化運算單元寫有一第三運算程式，該第三運算程式可供該正規化運算單元執行：由該估測誤差調整值與一上一時刻估測量，運算出一下一時刻估測量；
一估測誤差修正單元：分別電性連接該前向估測參數時變率運算單元及該三軸加速度量測單元及該三軸磁力計，該估測誤差修正單元寫有一第四運算程式，該第四運算程式可供該估測誤差修正單元執行：由該三軸加速度訊號及該三軸磁力訊號，運算出一誤差修正量。 - 如申請專利範圍第6項所述用於六軸運動姿態感測之感測系統，其中該第四運算程式進一步可供該估測誤差修正單元執行：由上一時刻的估測誤差調整量作為座標轉換基準，將慣性座標上的加速度量與磁力量轉換至剛體座標，而得到一轉換量；再將該三軸加速度訊號及該三軸磁力訊號分別與該轉換量進行減法運算，而得到一誤差向量；之後根據該誤差向量運算出一誤差修正量。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW101139130A TW201416815A (zh) | 2012-10-23 | 2012-10-23 | 用於六軸運動姿態感測之方法及其感測系統 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW101139130A TW201416815A (zh) | 2012-10-23 | 2012-10-23 | 用於六軸運動姿態感測之方法及其感測系統 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201416815A true TW201416815A (zh) | 2014-05-01 |
| TWI459171B TWI459171B (zh) | 2014-11-01 |
Family
ID=51293797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW101139130A TW201416815A (zh) | 2012-10-23 | 2012-10-23 | 用於六軸運動姿態感測之方法及其感測系統 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| TW (1) | TW201416815A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI578124B (zh) * | 2015-11-24 | 2017-04-11 | 財團法人金屬工業研究發展中心 | 多旋翼飛行器及其控制方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI622865B (zh) | 2016-04-29 | 2018-05-01 | 財團法人工業技術研究院 | 用於機器人的直覺式力量導引方法及其裝置 |
| TWI605348B (zh) * | 2016-08-22 | 2017-11-11 | Univ Chang Gung | Tilt estimation method |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW594553B (en) * | 2001-10-26 | 2004-06-21 | Inventec Appliances Corp | Pointer device having acceleration sensor |
| JP2004045044A (ja) * | 2002-07-08 | 2004-02-12 | Kansai Tlo Kk | ６軸力覚センサ |
| ITMI20031500A1 (it) * | 2003-07-22 | 2005-01-23 | Milano Politecnico | Dispositivo e metodo per la misura di forze e momenti |
| TWI317498B (en) * | 2006-12-12 | 2009-11-21 | Ind Tech Res Inst | Inertial input apparatus with six-axial detection ability and the opearting method thereof |
| JP5117804B2 (ja) * | 2007-09-21 | 2013-01-16 | 株式会社豊田中央研究所 | ６軸力センサ |
| CN101858403B (zh) * | 2010-06-12 | 2012-03-21 | 江苏大学 | 一种移动载体搭载设备六轴振动与冲击隔离平台 |
-
2012
- 2012-10-23 TW TW101139130A patent/TW201416815A/zh not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI578124B (zh) * | 2015-11-24 | 2017-04-11 | 財團法人金屬工業研究發展中心 | 多旋翼飛行器及其控制方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TWI459171B (zh) | 2014-11-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102017404B1 (ko) | 9축 mems 센서에 기반하여 농기계의 전-자세 각도를 갱신하는 방법 | |
| JP4876204B2 (ja) | 小型姿勢センサ | |
| CN104132662B (zh) | 基于零速修正的闭环卡尔曼滤波惯性定位方法 | |
| CN107490378B (zh) | 一种基于mpu6050与智能手机的室内定位与导航的方法 | |
| KR20190041315A (ko) | 관성 기반 항법 장치 및 상대사전적분에 따른 관성 기반 항법 방법 | |
| JP2012173190A (ja) | 測位システム、測位方法 | |
| EP2939402B1 (en) | Method and device for sensing orientation of an object in space in a fixed frame of reference | |
| WO2018214227A1 (zh) | 一种无人车实时姿态测量方法 | |
| CN111949929B (zh) | 一种多传感器融合的四足机器人运动里程计设计方法 | |
| KR100898169B1 (ko) | 관성항법시스템의 초기정렬 방법 | |
| CN103837157A (zh) | 一种运动测量方法及装置 | |
| US11408735B2 (en) | Positioning system and positioning method | |
| KR20160106756A (ko) | 관성 장치, 제어 방법 및 프로그램 | |
| WO2022160811A1 (zh) | 足式机器人轨迹跟踪方法、设备及可读存储介质 | |
| JP5511088B2 (ja) | 自律測位に用いる重力ベクトルを補正する携帯装置、プログラム及び方法 | |
| CN112665574A (zh) | 基于动量梯度下降法的水下机器人姿态采集方法 | |
| US10466054B2 (en) | Method and system for estimating relative angle between headings | |
| TW201416815A (zh) | 用於六軸運動姿態感測之方法及其感測系統 | |
| CN109674480B (zh) | 一种基于改进互补滤波的人体运动姿态解算方法 | |
| CN112033405B (zh) | 一种室内环境磁异常实时修正与导航方法及装置 | |
| KR101257935B1 (ko) | 관성 항법 시스템의 바이어스 추정치를 이용한 정렬 장치 및 그 항법 시스템 | |
| CN115523919A (zh) | 一种基于陀螺漂移优化的九轴姿态解算方法 | |
| CN104699987A (zh) | 一种手臂惯性式动作捕捉数据融合方法 | |
| JP5424224B2 (ja) | 相対角度推定システム | |
| CN108507571B (zh) | 一种高速运动学下imu姿态捕捉方法及系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees |