IMU

Имитационная модель IMU

Библиотека:
Sensor Fusion and Tracking Toolbox / Расположение Мультидатчика / Модели Датчика
Navigation Toolbox / Расположение Мультидатчика / Модели Датчика

Описание

Модели блока IMU Simulink^®, получающие данные из инерциального измерительного блока (IMU), состоявшего из акселерометра, гироскопа и датчиков магнитометра.

Порты

Входной параметр

развернуть все

`Linear Acceleration` — Ускорение IMU в локальной системе координат навигации ^(m/s2)
N-by-3 матрица действительного скаляра

Ускорение IMU в локальной системе координат навигации в виде N-by-3 матрица действительных скаляров в метрах в секунду придало квадратную форму. N является количеством выборок в текущей системе координат.

Типы данных: single | double

`Angular Velocity` — Скорость вращения IMU в локальной системе координат навигации (rad/s)
N-by-3 матрица действительного скаляра

Скорость вращения системы координат тела датчика IMU в локальной системе координат навигации в виде N-by-3 матрица скаляров в радианах в секунду. N является количеством выборок в текущей системе координат.

Типы данных: single | double

`Orientation` — Ориентация IMU в локальной системе координат навигации
N-by-4 массив действительного скаляра | 3 3 N матрицей вращения элемента

Ориентация системы координат тела датчика IMU относительно локальной системы координат навигации в виде N-by-4 массив действительных скаляров или 3 3 N матрицей вращения. Каждая строка N-by-4 массив принята, чтобы быть этими четырьмя элементами массива quaternion (Sensor Fusion and Tracking Toolbox). N является количеством выборок в текущей системе координат.

Типы данных: single | double

Вывод

развернуть все

`Accel` — Измерение акселерометра IMU в системе координат корпуса датчика ^(m/s2)
N-by-3 матрица действительного скаляра

Измерение акселерометра IMU в системе координат корпуса датчика, возвращенной как N-by-3 матрица действительных скаляров в метрах в секунду, придало квадратную форму. N является количеством выборок в текущей системе координат.

Типы данных: single | double

`Gyro` — Измерение гироскопа IMU в системе координат корпуса датчика (rad/s)
N-by-3 матрица действительного скаляра

Измерение гироскопа IMU в системе координат корпуса датчика, возвращенной как N-by-3 матрица действительных скаляров в радианах в секунду. N является количеством выборок в текущей системе координат.

Типы данных: single | double

`Mag` — Измерение магнитометра IMU в системе координат корпуса датчика (μT)
N-by-3 матрица действительного скаляра

Измерение магнитометра IMU в системе координат корпуса датчика, возвращенной как N-by-3 матрица действительных скаляров в микротесла. N является количеством выборок в текущей системе координат.

Типы данных: single | double

Параметры

развернуть все

Параметры

`Reference frame` — Система координат навигации
`NED` (значение по умолчанию) | `ENU`

Система координат навигации в виде NED (Северо-восток вниз) или ENU (Восточный Север).

`^{Temperature (oC)}` — Рабочая температура IMU ^(oC)
25 (значение по умолчанию) | действительный скаляр

Рабочая температура IMU, в градусах Цельсия в виде действительного скаляра.

Когда блок вычисляет температурные масштабные коэффициенты и экологические шумы дрейфа, 25 ^oC используется в качестве номинальной температуры.

Типы данных: single | double

`Magnetic field (NED)` — Вектор магнитного поля описывается в системе координат навигации NED (μT)
[27.5550, -2.4169, -16.0849] (значение по умолчанию) | 1 3 вектор из скаляра

Вектор магнитного поля, описанный в навигации NED, структурирует в виде 1 3 вектор из скаляров.

Магнитное поле по умолчанию соответствует магнитному полю в нуле широты, нуле долготы и высотном нуле.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Reference frame на NED.

Типы данных: single | double

`MagneticField (ENU)` — Вектор магнитного поля описывается в системе координат навигации ENU (μT)
[-2.4169, 27.5550, 16.0849] (значение по умолчанию) | 1 3 вектор из скаляра

Вектор магнитного поля, описанный в навигации ENU, структурирует в виде 1 3 вектор из скаляров.

Магнитное поле по умолчанию соответствует магнитному полю в нуле широты, нуле долготы и высотном нуле.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Reference frame на ENU.

Типы данных: single | double

`Seed` — Начальный seed для рандомизации
67 (значение по умолчанию) | неотрицательное целое число

Начальный seed алгоритма генератора случайных чисел в виде неотрицательного целого числа.

Типы данных: single | double

`Simulate using` — Тип симуляции, чтобы запуститься
`Interpreted Execution` (значение по умолчанию) | `Code Generation`

Interpreted execution — Симулируйте модель с помощью интерпретатора MATLAB^®. Эта опция сокращает время запуска. В Interpreted execution режим, можно отладить исходный код блока.
Code generation — Симулируйте модель с помощью сгенерированного кода C. Первый раз, когда вы запускаете симуляцию, Simulink, генерирует код С для блока. Код С снова используется для последующих симуляций, если модель не изменяется. Эта опция требует дополнительного времени запуска.

Акселерометр

`^{Maximum readings (m/s2)}` — Максимальный датчик, читая ^(m/s2)
`inf` (значение по умолчанию) | действительная положительная скалярная величина

Максимальный датчик, читающий в ^m/s2 в виде действительной положительной скалярной величины.

Типы данных: single | double

`^{Resolution ((m/s2)/LSB)}` — Разрешение измерений датчика (^(m/s2) / LSB)
0 (значение по умолчанию) | действительный неотрицательный скаляр

Разрешение измерений датчика в ^(m/s2) / LSB в виде действительного неотрицательного скаляра.

Типы данных: single | double

`^{Constant offset bias (m/s2)}` — Постоянное смещение смещения датчика ^(m/s2)
[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр | действительный вектор-строка с 3 элементами

Постоянное смещение датчика смещает в ^m/s2 в виде действительного скалярного или вектора-строки с 3 элементами. Любой скалярный вход преобразован в действительный вектор-строку с 3 элементами, где каждый элемент имеет входное скалярное значение.

Типы данных: single | double

`Axis skew (%)` — Оси датчика скашиваются (%)
[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр в области значений [0,100] | действительный вектор-строка с 3 элементами в области значений [0,100]

Оси датчика скашиваются в проценте в виде действительного скалярного или вектора-строки с 3 элементами со значениями в пределах от от 0 до 100. Любой скалярный вход преобразован в действительный вектор-строку с 3 элементами, где каждый элемент имеет входное скалярное значение.

Типы данных: single | double

`^{Velocity random walk (m/s2/√Hz)}` — Скорость случайный обход (^m/s2 / √ Гц)
[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр | действительный вектор-строка с 3 элементами

Скорость случайный обход в (^m/s2 / √ Гц) в виде действительного скалярного или вектора-строки с 3 элементами. Это свойство соответствует степени спектральная плотность шума датчика. Любой скалярный вход преобразован в действительный вектор-строку с 3 элементами, где каждый элемент имеет входное скалярное значение.

Типы данных: single | double

`^{Bias Instability (m/s2)}` — Нестабильность смещения возместила ^(m/s2)
[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр | действительный вектор-строка с 3 элементами

Нестабильность смещения возмещена в ^m/s2 в виде действительного скалярного или вектора-строки с 3 элементами. Любой скалярный вход преобразован в действительный вектор-строку с 3 элементами, где каждый элемент имеет входное скалярное значение.

Типы данных: single | double

`^{Acceleration random walk ((m/s2)(√Hz))}` — Случайное блуждание по ускорению (^(m/s2) (√Hz))
[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр | действительный вектор-строка с 3 элементами

Случайное блуждание по ускорению датчика в ^(m/s2) (√Hz) в виде действительного скалярного или вектора-строки с 3 элементами. Любой скалярный вход преобразован в действительный вектор-строку с 3 элементами, где каждый элемент имеет входное скалярное значение.

Типы данных: single | double

`^{Bias from temperature ((m/s2)/℃)}` — Смещение датчика от температуры (^(m/s2) / ℃)
[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр | действительный вектор-строка с 3 элементами

Смещение датчика от температуры в ^(m/s2) / ℃ в виде действительного скалярного или вектора-строки с 3 элементами. Любой скалярный вход преобразован в действительный вектор-строку с 3 элементами, где каждый элемент имеет входное скалярное значение.

Типы данных: single | double

`Temperature scale factor (%/℃)` — Ошибка масштабного коэффициента от температуры (% / ℃)
[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр в области значений [0,100] | действительный вектор-строка с 3 элементами в области значений [0,100]

Ошибка масштабного коэффициента от температуры в % / ℃ в виде действительного скаляра или действительного вектора-строки с 3 элементами со значениями в пределах от от 0 до 100. Любой скалярный вход преобразован в действительный вектор-строку с 3 элементами, где каждый элемент имеет входное скалярное значение.

Типы данных: single | double

Гироскоп

`Maximum readings (rad/s)` — Максимальный датчик, читая (rad/s)
`inf` (значение по умолчанию) | действительная положительная скалярная величина

Максимальный датчик, читающий в rad/s в виде действительной положительной скалярной величины.

Типы данных: single | double

`Resolution ((rad/s)/LSB)` — Разрешение измерений датчика ((rad/s) / LSB)
0 (значение по умолчанию) | действительный неотрицательный скаляр

Разрешение измерений датчика в (rad/s) / LSB в виде действительного неотрицательного скаляра.

Типы данных: single | double

`Constant offset bias (rad/s)` — Постоянное смещение смещения датчика (rad/s)
[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр | действительный вектор-строка с 3 элементами

Постоянное смещение датчика смещает в rad/s в виде действительного скалярного или вектора-строки с 3 элементами. Любой скалярный вход преобразован в действительный вектор-строку с 3 элементами, где каждый элемент имеет входное скалярное значение.

Типы данных: single | double

`Axis skew (%)` — Оси датчика скашиваются (%)
[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр в области значений [0,100] | действительный вектор-строка с 3 элементами в области значений [0,100]

Типы данных: single | double

`^{Bias from acceleration ((rad/s)/(m/s2)}` — Смещение датчика от линейного ускорения (rad/s) / ^(m/s2)
[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр | действительный вектор-строка с 3 элементами

Смещение датчика от линейного ускорения в (rad/s) / ^(m/s2) в виде действительного скалярного или вектора-строки с 3 элементами. Любой скалярный вход преобразован в действительный вектор-строку с 3 элементами, где каждый элемент имеет входное скалярное значение.

Типы данных: single | double

`Angle random walk ((rad/s)/(√Hz))` — Случайное блуждание по ускорению ((rad/s) / (√Hz))
[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр | действительный вектор-строка с 3 элементами

Случайное блуждание по ускорению датчика в (rad/s) / (√Hz) в виде действительного скалярного или вектора-строки с 3 элементами. Любой скалярный вход преобразован в действительный вектор-строку с 3 элементами, где каждый элемент имеет входное скалярное значение.

Типы данных: single | double

`Bias Instability (rad/s)` — Нестабильность смещения возместила (rad/s)
[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр | действительный вектор-строка с 3 элементами

Нестабильность смещения возмещена в rad/s в виде действительного скалярного или вектора-строки с 3 элементами. Любой скалярный вход преобразован в действительный вектор-строку с 3 элементами, где каждый элемент имеет входное скалярное значение.

Типы данных: single | double

`Rate random walk ((rad/s)(√Hz))` — Интегрированный белый шум датчика ((rad/s) (√Hz))
[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр | действительный вектор-строка с 3 элементами

Интегрированный белый шум датчика в (rad/s) (√Hz) в виде действительного скалярного или вектора-строки с 3 элементами. Любой скалярный вход преобразован в действительный вектор-строку с 3 элементами, где каждый элемент имеет входное скалярное значение.

Типы данных: single | double

`Bias from temperature ((rad/s)/℃)` — Смещение датчика от температуры ((rad/s) / ℃)
[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр | действительный вектор-строка с 3 элементами

Смещение датчика от температуры в (rad/s) / ℃ в виде действительного скалярного или вектора-строки с 3 элементами. Любой скалярный вход преобразован в действительный вектор-строку с 3 элементами, где каждый элемент имеет входное скалярное значение.

Типы данных: single | double

`Temperature scale factor (%/℃)` — Ошибка масштабного коэффициента от температуры (% / ℃)
[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр в области значений [0,100] | действительный вектор-строка с 3 элементами в области значений [0,100]

Типы данных: single | double

Магнитометр

`Maximum readings (μT)` — Максимальный датчик, читая (μT)
`inf` (значение по умолчанию) | действительная положительная скалярная величина

Максимальный датчик, читающий в μT в виде действительной положительной скалярной величины.

Типы данных: single | double

`Resolution ((μT)/LSB)` — Разрешение измерений датчика ((μT) / LSB)
0 (значение по умолчанию) | действительный неотрицательный скаляр

Разрешение измерений датчика в (μT) / LSB в виде действительного неотрицательного скаляра.

Типы данных: single | double

`Constant offset bias (μT)` — Постоянное смещение смещения датчика (μT)
[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр | действительный вектор-строка с 3 элементами

Постоянное смещение датчика смещает в μT в виде действительного скалярного или вектора-строки с 3 элементами. Любой скалярный вход преобразован в действительный вектор-строку с 3 элементами, где каждый элемент имеет входное скалярное значение.

Типы данных: single | double

`Axis skew (%)` — Оси датчика скашиваются (%)
[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр в области значений [0,100] | действительный вектор-строка с 3 элементами в области значений [0,100]

Типы данных: single | double

`White noise PSD (μT/√Hz)` — Степень спектральная плотность шума датчика (μT / √ Гц)
[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр | действительный вектор-строка с 3 элементами

Степень спектральная плотность шума датчика в μT / √ Гц в виде действительного скалярного или вектора-строки с 3 элементами. Любой скалярный вход преобразован в действительный вектор-строку с 3 элементами, где каждый элемент имеет входное скалярное значение.

Типы данных: single | double

`Bias Instability (μT)` — Нестабильность смещения возместила (μT)
[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр | действительный вектор-строка с 3 элементами

Нестабильность смещения возмещена в μT в виде действительного скалярного или вектора-строки с 3 элементами. Любой скалярный вход преобразован в действительный вектор-строку с 3 элементами, где каждый элемент имеет входное скалярное значение.

Типы данных: single | double

`Random walk ((μT)√Hz)` — Интегрированный белый шум датчика ((μT) √Hz)
[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр | действительный вектор-строка с 3 элементами

Интегрированный белый шум датчика в (μT) * √Hz в виде действительного скалярного или вектора-строки с 3 элементами. Любой скалярный вход преобразован в действительный вектор-строку с 3 элементами, где каждый элемент имеет входное скалярное значение.

Типы данных: single | double

`Bias from temperature (μT/℃)` — Смещение датчика от температуры (μT / ℃)
[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр | действительный вектор-строка с 3 элементами

Смещение датчика от температуры в μT / ℃ в виде действительного скалярного или вектора-строки с 3 элементами. Любой скалярный вход преобразован в действительный вектор-строку с 3 элементами, где каждый элемент имеет входное скалярное значение.

Типы данных: single | double

`Temperature scale factor (%/℃)` — Ошибка масштабного коэффициента от температуры (% / ℃)
[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр в области значений [0,100] | действительный вектор-строка с 3 элементами в области значений [0,100]

Типы данных: single | double

Примеры модели

Fusion датчика IMU с Simulink

Сгенерируйте и объедините данные о датчике IMU с помощью Simulink®. Можно точно смоделировать поведение акселерометра, гироскопа и магнитометра и плавить их выходные параметры, чтобы вычислить ориентацию.

Алгоритмы

развернуть все

Акселерометр

Модель акселерометра использует ориентацию основной истины и ускоряющие входные параметры и imuSensor и accelparams Свойства (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) смоделировать показания акселерометра.

Получите общее ускорение

Чтобы получить общее ускорение (totalAcc), ускорение предварительно обрабатывается путем отрицания и добавления силы тяжести постоянный вектор (g = [0; 0; 9.8] ^m/s2) как:

$t o t a l A c c = - a c c e l e r a t i o n + g$

Преобразуйте в систему координат датчика

Затем общее ускорение преобразовано от локальной системы координат навигации до использования системы координат датчика:

$a = (o r i e n t a t i o n) {(t o t a l A c c)}^{T}$

Если ориентация вводится в форме кватерниона, она преобразована в матрицу вращения перед обработкой.

Объемная модель

Ускорение основной истины в системе координат датчика, a, проходит через объемную модель, которая добавляет неточное совмещение осей и смещение:

$b = {([\begin{matrix} 1 & \frac{α_{2}}{100} & \frac{α_{3}}{100} \\ \frac{α_{1}}{100} & 1 & \frac{α_{3}}{100} \\ \frac{α_{1}}{100} & \frac{α_{2}}{100} & 1 \end{matrix}] (a^{T}))}^{T} + ConstantBias$

где ConstantBias (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является свойством accelparams (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) и α ₁, α ₂, и α ₃ даны первыми, вторыми, и третьими элементами свойства AxesMisalignment (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) accelparams (Sensor Fusion and Tracking Toolbox).

Сместите дрейф нестабильности

Дрейф нестабильности смещения моделируется как белый смещенный шум и затем отфильтрованный:

$β_{1} = h_{1} * (w) (BiasInstability)$

где BiasInstability (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является свойством accelparams (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) и h ₁ являются фильтром, заданным свойством SampleRate (Sensor Fusion and Tracking Toolbox):

$H_{1} (z) = \frac{1}{1 - \frac{1}{2} z^{- 1}}$

Дрейф Белого шума

Белый шумовой дрейф моделируется путем умножения элементов белого шумового случайного потока стандартным отклонением:

$β_{2} = (w) (\sqrt{\frac{SampleRate}{2}}) (NoiseDensity)$

где SampleRate (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является imuSensor свойством и NoiseDensity (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является accelparams Свойство (Sensor Fusion and Tracking Toolbox). Элементами w являются случайные числа, данные настройками imuSensor случайный поток.

Случайный дрейф обхода

Случайный дрейф обхода моделируется путем смещения элементов белого шумового случайного потока и затем фильтрации:

$β_{3} = h_{2} * (w) (\frac{RandomWalk}{\sqrt{\frac{SampleRate}{2}}})$

где RandomWalk (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является свойством accelparams (Sensor Fusion and Tracking Toolbox), SampleRate (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является свойством imuSensor, и h ₂ является фильтром, заданным как:

$H_{2} (z) = \frac{1}{1 - z^{- 1}}$

Экологический шум дрейфа

Экологический шум дрейфа моделируется путем умножения перепада температур от стандарта с температурным смещением:

$Δ_{e} = (Temperature - 25) (TemperatureBias)$

где Температура (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является свойством imuSensor, и TemperatureBias (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является свойством accelparams (Sensor Fusion and Tracking Toolbox). Постоянные 25 соответствуют стандартной температуре.

Ошибочная модель масштабного коэффициента

Температурная ошибка масштабного коэффициента моделируется как:

$s c a l e F a c t o r E r r o r = 1 + (\frac{Temperature - 25}{100}) (TemperatureScaleFactor)$

где Температура (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является свойством imuSensor, и TemperatureScaleFactor (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является свойством accelparams (Sensor Fusion and Tracking Toolbox). Постоянные 25 соответствуют стандартной температуре.

Модель квантования

Квантование моделируется первым насыщением непрерывной модели сигнала:

$e = {\begin{matrix} \begin{matrix} MeasurementRange \\ - MeasurementRange \end{matrix} \\ d \end{matrix} \begin{matrix} \end{matrix} \begin{matrix} если \\ если \\ еще \end{matrix} \begin{matrix} \end{matrix} \begin{matrix} d > MeasurementRange \\ - d > MeasurementRange \end{matrix}$

и затем установка разрешения:

$a c c e l R e a d i n g s = (Resolution) (round (\frac{e}{Resolution}))$

где MeasurementRange (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является свойством accelparams (Sensor Fusion and Tracking Toolbox).

Гироскоп

Модель гироскопа использует ориентацию основной истины, ускорение, и входные параметры скорости вращения и imuSensor и gyroparams Свойства (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) смоделировать показания акселерометра.

Преобразуйте в систему координат датчика

Скорость вращения основной истины преобразована от локальной системы координат до системы координат датчика с помощью ориентации основной истины:

$a = (o r i e n t a t i o n) {(a n g u l a r V e l o c i t y)}^{T}$

Если ориентация вводится в форме кватерниона, она преобразована в матрицу вращения перед обработкой.

Объемная модель

Скорость вращения основной истины в системе координат датчика, a, проходит через объемную модель, которая добавляет неточное совмещение осей и смещение:

где ConstantBias (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является свойством gyroparams (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) и α ₁, α ₂, и α ₃ даны первыми, вторыми, и третьими элементами свойства AxesMisalignment (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) gyroparams (Sensor Fusion and Tracking Toolbox).

Сместите дрейф нестабильности

Дрейф нестабильности смещения моделируется как белый смещенный шум и затем отфильтрованный:

$β_{1} = h_{1} * (w) (BiasInstability)$

где BiasInstability (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является свойством gyroparams (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) и h ₁ являются фильтром, заданным свойством SampleRate (Sensor Fusion and Tracking Toolbox):

$H_{1} (z) = \frac{1}{1 - \frac{1}{2} z^{- 1}}$

Дрейф Белого шума

$β_{2} = (w) (\sqrt{\frac{SampleRate}{2}}) (NoiseDensity)$

где SampleRate (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является imuSensor свойством и NoiseDensity (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является gyroparams Свойство (Sensor Fusion and Tracking Toolbox). Элементами w являются случайные числа, данные настройками imuSensor случайный поток.

Случайный дрейф обхода

$β_{3} = h_{2} * (w) (\frac{RandomWalk}{\sqrt{\frac{SampleRate}{2}}})$

где RandomWalk (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является свойством gyroparams (Sensor Fusion and Tracking Toolbox), SampleRate (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является свойством imuSensor, и h ₂ является фильтром, заданным как:

$H_{2} (z) = \frac{1}{1 - z^{- 1}}$

Экологический шум дрейфа

$Δ_{e} = (Temperature - 25) (TemperatureBias)$

где Температура (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является свойством imuSensor, и TemperatureBias (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является свойством gyroparams (Sensor Fusion and Tracking Toolbox). Постоянные 25 соответствуют стандартной температуре.

Ошибочная модель масштабного коэффициента

Температурная ошибка масштабного коэффициента моделируется как:

$s c a l e F a c t o r E r r o r = 1 + (\frac{Temperature - 25}{100}) (TemperatureScaleFactor)$

где Температура (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является свойством imuSensor, и TemperatureScaleFactor (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является свойством gyroparams (Sensor Fusion and Tracking Toolbox). Постоянные 25 соответствуют стандартной температуре.

Модель квантования

Квантование моделируется первым насыщением непрерывной модели сигнала:

и затем установка разрешения:

$g y r o R e a d i n g s = (Resolution) (round (\frac{e}{Resolution}))$

где MeasurementRange (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является свойством gyroparams (Sensor Fusion and Tracking Toolbox).

Магнитометр

Модель магнитометра использует ориентацию основной истины и ускоряющие входные параметры и imuSensor и magparams Свойства (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) смоделировать показания магнитометра.

Преобразуйте в систему координат датчика

Ускорение основной истины преобразовано от локальной системы координат до системы координат датчика с помощью ориентации основной истины:

$a = (o r i e n t a t i o n) {(t o t a l A c c)}^{T}$

Если ориентация вводится в форме кватерниона, она преобразована в матрицу вращения перед обработкой.

Объемная модель

где ConstantBias (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является свойством magparams (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) и α ₁, α ₂, и α ₃ даны первыми, вторыми, и третьими элементами свойства AxesMisalignment (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) magparams (Sensor Fusion and Tracking Toolbox).

Сместите дрейф нестабильности

Дрейф нестабильности смещения моделируется как белый смещенный шум и затем отфильтрованный:

$β_{1} = h_{1} * (w) (BiasInstability)$

где BiasInstability (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является свойством magparams (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) и h ₁ являются фильтром, заданным свойством SampleRate (Sensor Fusion and Tracking Toolbox):

$H_{1} (z) = \frac{1}{1 - \frac{1}{2} z^{- 1}}$

Дрейф Белого шума

$β_{2} = (w) (\sqrt{\frac{SampleRate}{2}}) (NoiseDensity)$

где SampleRate (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является imuSensor свойством и NoiseDensity (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является magparams Свойство (Sensor Fusion and Tracking Toolbox). Элементами w являются случайные числа, данные настройками imuSensor случайный поток.

Случайный дрейф обхода

$β_{3} = h_{2} * (w) (\frac{RandomWalk}{\sqrt{\frac{SampleRate}{2}}})$

где RandomWalk (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является свойством magparams (Sensor Fusion and Tracking Toolbox), SampleRate (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является свойством imuSensor, и h ₂ является фильтром, заданным как:

$H_{2} (z) = \frac{1}{1 - z^{- 1}}$

Экологический шум дрейфа

$Δ_{e} = (Temperature - 25) (TemperatureBias)$

где Температура (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является свойством imuSensor, и TemperatureBias (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является свойством magparams (Sensor Fusion and Tracking Toolbox). Постоянные 25 соответствуют стандартной температуре.

Ошибочная модель масштабного коэффициента

Температурная ошибка масштабного коэффициента моделируется как:

$s c a l e F a c t o r E r r o r = 1 + (\frac{Temperature - 25}{100}) (TemperatureScaleFactor)$

где Температура (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является свойством imuSensor, и TemperatureScaleFactor (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является свойством magparams (Sensor Fusion and Tracking Toolbox). Постоянные 25 соответствуют стандартной температуре.

Модель квантования

Квантование моделируется первым насыщением непрерывной модели сигнала:

и затем установка разрешения:

$m a g R e a d i n g s = (Resolution) (round (\frac{e}{Resolution}))$

где MeasurementRange (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является свойством magparams (Sensor Fusion and Tracking Toolbox).

Документация

IMU

Описание

Порты

Входной параметр

Linear Acceleration — Ускорение IMU в локальной системе координат навигации (m/s2) N-by-3 матрица действительного скаляра

Angular Velocity — Скорость вращения IMU в локальной системе координат навигации (rad/s) N-by-3 матрица действительного скаляра

Orientation — Ориентация IMU в локальной системе координат навигации N-by-4 массив действительного скаляра | 3 3 N матрицей вращения элемента

Вывод

Accel — Измерение акселерометра IMU в системе координат корпуса датчика (m/s2) N-by-3 матрица действительного скаляра

Gyro — Измерение гироскопа IMU в системе координат корпуса датчика (rad/s) N-by-3 матрица действительного скаляра

Mag — Измерение магнитометра IMU в системе координат корпуса датчика (μT) N-by-3 матрица действительного скаляра

Параметры

Reference frame — Система координат навигации NED (значение по умолчанию) | ENU

Temperature (oC) — Рабочая температура IMU (oC)25 (значение по умолчанию) | действительный скаляр

Magnetic field (NED) — Вектор магнитного поля описывается в системе координат навигации NED (μT)[27.5550, -2.4169, -16.0849] (значение по умолчанию) | 1 3 вектор из скаляра

Зависимости

MagneticField (ENU) — Вектор магнитного поля описывается в системе координат навигации ENU (μT)[-2.4169, 27.5550, 16.0849] (значение по умолчанию) | 1 3 вектор из скаляра

Зависимости

Seed — Начальный seed для рандомизации67 (значение по умолчанию) | неотрицательное целое число

Simulate using — Тип симуляции, чтобы запуститься Interpreted Execution (значение по умолчанию) | Code Generation

Maximum readings (m/s2) — Максимальный датчик, читая (m/s2) inf (значение по умолчанию) | действительная положительная скалярная величина

Resolution ((m/s2)/LSB) — Разрешение измерений датчика ((m/s2) / LSB)0 (значение по умолчанию) | действительный неотрицательный скаляр

Constant offset bias (m/s2) — Постоянное смещение смещения датчика (m/s2)[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр | действительный вектор-строка с 3 элементами

Velocity random walk (m/s2/√Hz) — Скорость случайный обход (m/s2 / √ Гц)[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр | действительный вектор-строка с 3 элементами

Bias Instability (m/s2) — Нестабильность смещения возместила (m/s2)[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр | действительный вектор-строка с 3 элементами

Bias from temperature ((m/s2)/℃) — Смещение датчика от температуры ((m/s2) / ℃)[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр | действительный вектор-строка с 3 элементами

Maximum readings (rad/s) — Максимальный датчик, читая (rad/s) inf (значение по умолчанию) | действительная положительная скалярная величина

Resolution ((rad/s)/LSB) — Разрешение измерений датчика ((rad/s) / LSB)0 (значение по умолчанию) | действительный неотрицательный скаляр

Constant offset bias (rad/s) — Постоянное смещение смещения датчика (rad/s)[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр | действительный вектор-строка с 3 элементами

Angle random walk ((rad/s)/(√Hz)) — Случайное блуждание по ускорению ((rad/s) / (√Hz))[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр | действительный вектор-строка с 3 элементами

Bias Instability (rad/s) — Нестабильность смещения возместила (rad/s)[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр | действительный вектор-строка с 3 элементами

Rate random walk ((rad/s)(√Hz)) — Интегрированный белый шум датчика ((rad/s) (√Hz))[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр | действительный вектор-строка с 3 элементами

Bias from temperature ((rad/s)/℃) — Смещение датчика от температуры ((rad/s) / ℃)[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр | действительный вектор-строка с 3 элементами

Maximum readings (μT) — Максимальный датчик, читая (μT) inf (значение по умолчанию) | действительная положительная скалярная величина

Resolution ((μT)/LSB) — Разрешение измерений датчика ((μT) / LSB)0 (значение по умолчанию) | действительный неотрицательный скаляр

Constant offset bias (μT) — Постоянное смещение смещения датчика (μT)[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр | действительный вектор-строка с 3 элементами

Bias Instability (μT) — Нестабильность смещения возместила (μT)[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр | действительный вектор-строка с 3 элементами

Random walk ((μT)*√Hz) — Интегрированный белый шум датчика ((μT) * √Hz)[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр | действительный вектор-строка с 3 элементами

Bias from temperature (μT/℃) — Смещение датчика от температуры (μT / ℃)[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр | действительный вектор-строка с 3 элементами

Примеры модели

Fusion датчика IMU с Simulink

Алгоритмы

Акселерометр

Гироскоп

Магнитометр

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++ Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Смотрите также

Классы

Объекты

Документация Navigation Toolbox

Поддержка

`Linear Acceleration` — Ускорение IMU в локальной системе координат навигации ^(m/s2)
N-by-3 матрица действительного скаляра

`Angular Velocity` — Скорость вращения IMU в локальной системе координат навигации (rad/s)
N-by-3 матрица действительного скаляра

`Orientation` — Ориентация IMU в локальной системе координат навигации
N-by-4 массив действительного скаляра | 3 3 N матрицей вращения элемента

`Accel` — Измерение акселерометра IMU в системе координат корпуса датчика ^(m/s2)
N-by-3 матрица действительного скаляра

`Gyro` — Измерение гироскопа IMU в системе координат корпуса датчика (rad/s)
N-by-3 матрица действительного скаляра

`Mag` — Измерение магнитометра IMU в системе координат корпуса датчика (μT)
N-by-3 матрица действительного скаляра

`Reference frame` — Система координат навигации
`NED` (значение по умолчанию) | `ENU`

`^{Temperature (oC)}` — Рабочая температура IMU ^(oC)
25 (значение по умолчанию) | действительный скаляр

`Magnetic field (NED)` — Вектор магнитного поля описывается в системе координат навигации NED (μT)
[27.5550, -2.4169, -16.0849] (значение по умолчанию) | 1 3 вектор из скаляра

`MagneticField (ENU)` — Вектор магнитного поля описывается в системе координат навигации ENU (μT)
[-2.4169, 27.5550, 16.0849] (значение по умолчанию) | 1 3 вектор из скаляра

`Seed` — Начальный seed для рандомизации
67 (значение по умолчанию) | неотрицательное целое число

`Simulate using` — Тип симуляции, чтобы запуститься
`Interpreted Execution` (значение по умолчанию) | `Code Generation`

`^{Maximum readings (m/s2)}` — Максимальный датчик, читая ^(m/s2)
`inf` (значение по умолчанию) | действительная положительная скалярная величина

`^{Resolution ((m/s2)/LSB)}` — Разрешение измерений датчика (^(m/s2) / LSB)
0 (значение по умолчанию) | действительный неотрицательный скаляр

`^{Constant offset bias (m/s2)}` — Постоянное смещение смещения датчика ^(m/s2)
[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр | действительный вектор-строка с 3 элементами

`^{Velocity random walk (m/s2/√Hz)}` — Скорость случайный обход (^m/s2 / √ Гц)
[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр | действительный вектор-строка с 3 элементами

`^{Bias Instability (m/s2)}` — Нестабильность смещения возместила ^(m/s2)
[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр | действительный вектор-строка с 3 элементами

`^{Bias from temperature ((m/s2)/℃)}` — Смещение датчика от температуры (^(m/s2) / ℃)
[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр | действительный вектор-строка с 3 элементами

`Maximum readings (rad/s)` — Максимальный датчик, читая (rad/s)
`inf` (значение по умолчанию) | действительная положительная скалярная величина

`Resolution ((rad/s)/LSB)` — Разрешение измерений датчика ((rad/s) / LSB)
0 (значение по умолчанию) | действительный неотрицательный скаляр

`Constant offset bias (rad/s)` — Постоянное смещение смещения датчика (rad/s)
[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр | действительный вектор-строка с 3 элементами

`Bias Instability (rad/s)` — Нестабильность смещения возместила (rad/s)
[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр | действительный вектор-строка с 3 элементами

`Rate random walk ((rad/s)(√Hz))` — Интегрированный белый шум датчика ((rad/s) (√Hz))
[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр | действительный вектор-строка с 3 элементами

`Bias from temperature ((rad/s)/℃)` — Смещение датчика от температуры ((rad/s) / ℃)
[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр | действительный вектор-строка с 3 элементами

`Maximum readings (μT)` — Максимальный датчик, читая (μT)
`inf` (значение по умолчанию) | действительная положительная скалярная величина

`Resolution ((μT)/LSB)` — Разрешение измерений датчика ((μT) / LSB)
0 (значение по умолчанию) | действительный неотрицательный скаляр

`Constant offset bias (μT)` — Постоянное смещение смещения датчика (μT)
[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр | действительный вектор-строка с 3 элементами

`Bias Instability (μT)` — Нестабильность смещения возместила (μT)
[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр | действительный вектор-строка с 3 элементами

`Random walk ((μT)√Hz)` — Интегрированный белый шум датчика ((μT) √Hz)
[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр | действительный вектор-строка с 3 элементами

`Bias from temperature (μT/℃)` — Смещение датчика от температуры (μT / ℃)
[0 0 0] (значение по умолчанию) | действительный скаляр | действительный вектор-строка с 3 элементами

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.