IMU

Имитационная модель БИНС

Библиотека:
Sensor Fusion and Tracking Toolbox/Мультисенсорные модели позиционирования/датчика
Навигационный тулбокс/мультисенсорное позиционирование/модели датчика

Описание

The IMU Simulink^® блочные модели, получающие данные от инерциального измерительного блока (IMU), состоящей из датчиков акселерометра, гироскопа и магнитометра.

Порты

Вход

расширить все

`Linear Acceleration` - Ускорение БИНС в локальной навигационной системе координат (м/с²)
N -by-3 матрица действительного скаляра

Ускорение БИНС в локальной навигационной системе координат, заданное как N-на-3 матрица действительных скаляров в метрах в секунду в квадрате. N - количество выборок в текущей системе координат.

Типы данных: single | double

`Angular Velocity` - Скорость вращения БИНС в локальной навигационной системе координат (рад/с)
N -by-3 матрица действительного скаляра

Скорость вращения каркаса кузова датчика БИНС в локальной навигационной системе координат, заданная как N -на 3 матрица скаляров в радианах в секунду. N - количество выборок в текущей системе координат.

Типы данных: single | double

`Orientation` - Ориентация БИНС в локальной навигационной системе координат
N -by-4 массива вращения действительного скаляра | 3 на 3-by- N -элемента

Ориентация каркаса кузова датчика БИНС относительно локальной навигационной системы координат, заданная как N -на 4 массива действительных скаляров или матрица вращения 3 на 3 N байта. Каждая строка массива N -by-4 принята как четыре элементов массиваquaternion (Sensor Fusion and Tracking Toolbox). N - количество выборок в текущей системе координат.

Типы данных: single | double

Выход

расширить все

`Accel` - Измерение акселерометра БИНС в системе координат тела датчика (м/с²)
N -by-3 матрица действительного скаляра

Измерение акселерометра БИНС в системе координат тела датчика, возвращаемое как N-на-3 матрица действительных скаляров в метрах в секунду в квадрате. N - количество выборок в текущей системе координат.

Типы данных: single | double

`Gyro` - Гироскоп измерения БИНС в системе координат тела датчика (рад/с)
N -by-3 матрица действительного скаляра

Гироскопическое измерение БИНС в системе координат тела датчика, возвращаемое как N-на-3 матрица действительных скаляров в радианах в секунду. N - количество выборок в текущей системе координат.

Типы данных: single | double

`Mag` - Магнитометрическое измерение БИНС в системе координат тела датчика (мкТ)
N -by-3 матрица действительного скаляра

Магнитометрическое измерение БИНС в системе координат тела датчика, возвращаемое как N-на-3 матрица действительных скаляров в микротесле. N - количество выборок в текущей системе координат.

Типы данных: single | double

Параметры

расширить все

Параметры

`Reference frame` - Навигационная система координат
`NED` (по умолчанию) | `ENU`

Навигационная система координат, заданная как NED (Северо-Восток-Даун) или ENU (Восток-Север-Вверх).

`Температура (^oC)` - Рабочая температура БИНС (^oC)
`25` (по умолчанию) | действительный скаляр

Рабочая температура БИНС в степенях Цельсия, заданная как действительный скаляр.

Когда блок вычисляет коэффициенты шкалы температуры и шум дрейфа среды, 25 ^oВ качестве номинальной температуры используется C.

Типы данных: single | double

`Magnetic field (NED)` - Вектор магнитного поля, выраженный в навигационной системе координат NED (мкТ)
`[27.5550, -2.4169, -16.0849]` (по умолчанию) | вектор 1 на 3 скаляра

Вектор поля, выраженный в навигационной системе координат NED, заданный как вектор скаляров 1 на 3.

Магнитное поле по умолчанию соответствует магнитному полю на нулевой широте, нулевой долготе и нулевой высоте.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Reference frame равным NED.

Типы данных: single | double

`MagneticField (ENU)` - Вектор магнитного поля, выраженный в навигационной системе координат ENU (мкТ)
`[-2.4169, 27.5550, 16.0849]` (по умолчанию) | вектор 1 на 3 скаляра

Вектор поля, выраженный в навигационной системе координат ENU, заданный как вектор скаляров 1 на 3.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Reference frame равным ENU.

Типы данных: single | double

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

Начальное начальное число алгоритма генератора случайных чисел, заданное в виде неотрицательного целого числа.

Типы данных: single | double

`Simulate using` - Тип выполняемой симуляции
`Interpreted Execution` (по умолчанию) | `Code Generation`

Interpreted execution - Симулируйте модель с помощью MATLAB^® интерпретатор. Эта опция сокращает время запуска. В Interpreted execution mode, можно отлаживать 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 повторно используется для последующих симуляций, если модель не меняется. Эта опция требует дополнительного времени запуска.

Акселерометр

`Максимальные показания (м/с²)` - Максимальное значение показаний датчика (м/с²)
`inf` (по умолчанию) | реальная положительная скалярная величина

Максимальное значение показаний датчика в м/с², заданный как действительная положительная скалярная величина.

Типы данных: single | double

`Разрешение ((м/с²)/LSB)` - Разрешение измерений датчика (м/с²)/LSB)
`0` (по умолчанию) | действительный неотрицательный скаляр

Разрешение измерений датчика в (м/с²)/LSB, заданный как действительный неотрицательный скаляр.

Типы данных: single | double

`Постоянное смещение смещения (м/с²)` - Постоянное смещение датчика (м/с²)
`[0 0 0]` (по умолчанию) | действительный скаляр | действительный 3-элементный вектор-строка

Смещение постоянного датчика в м/с², заданный как действительный скаляр или 3-элементный вектор-строка. Любой скалярный вход преобразуется в действительный 3-элементный вектор-строку, где каждый элемент имеет входное скалярное значение.

Типы данных: single | double

`Axis skew (%)` - Наклон осей датчиков (%)
`[0 0 0]` (по умолчанию) | действительный скаляр в области значений [0,100] | действительный вектор-строка с 3 элементами в области значений [0,100]

Оси датчика наклоняются в процентах, заданных как действительный скалярный или 3-элементный вектор-строка со значениями в диапазоне от 0 до 100. Любой скалярный вход преобразуется в действительный 3-элементный вектор-строку, где каждый элемент имеет входное скалярное значение.

Типы данных: single | double

`Скорость случайной прогулки (м/с²/ √ Гц)` - Скорость случайной прогулки (м/с²/ √ Гц)
`[0 0 0]` (по умолчанию) | действительный скаляр | действительный 3-элементный вектор-строка

Скорость случайной ходьбы (м/с²/ √ Гц), заданный как действительный скалярный или 3-элементный вектор-строка. Это свойство соответствует спектральной плотности степени шума датчика. Любой скалярный вход преобразуется в действительный 3-элементный вектор-строку, где каждый элемент имеет входное скалярное значение.

Типы данных: single | double

`Нестабильность смещения (м/с²)` - Нестабильность смещения уклона (m/s²)
`[0 0 0]` (по умолчанию) | действительный скаляр | действительный 3-элементный вектор-строка

Нестабильность смещения смещения в м/с², заданный как действительный скаляр или 3-элементный вектор-строка. Любой скалярный вход преобразуется в действительный 3-элементный вектор-строку, где каждый элемент имеет входное скалярное значение.

Типы данных: single | double

`Случайное блуждание по ускорению ((м/с²) (√ Гц))` - Случайное блуждание по ускорению ((м/с²) (√ Гц))
`[0 0 0]` (по умолчанию) | действительный скаляр | действительный 3-элементный вектор-строка

Случайное блуждание по ускорению датчика в (м/с²) (√ Гц), заданный как действительный скалярный или 3-элементный вектор-строка. Любой скалярный вход преобразуется в действительный 3-элементный вектор-строку, где каждый элемент имеет входное скалярное значение.

Типы данных: single | double

`Смещение от температуры (м/с²)/℃)` - Смещение датчика от температуры (м/с²)/℃)
`[0 0 0]` (по умолчанию) | действительный скаляр | действительный 3-элементный вектор-строка

Смещение датчика от температуры в (м/с²)/ ℃, заданный как действительный скалярный или 3-элементный вектор-строка. Любой скалярный вход преобразуется в действительный 3-элементный вектор-строку, где каждый элемент имеет входное скалярное значение.

Типы данных: single | double

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

Шкала фактора от температуры в %/ ℃, заданная как действительный скалярный или действительный 3-элементный вектор-строка со значениями в диапазоне от 0 до 100. Любой скалярный вход преобразуется в действительный 3-элементный вектор-строку, где каждый элемент имеет входное скалярное значение.

Типы данных: single | double

Гироскоп

`Maximum readings (rad/s)` - Максимальное значение показаний датчика (рад/с)
`inf` (по умолчанию) | реальная положительная скалярная величина

Максимальное значение показаний датчика в рад/с, заданное как реальная положительная скалярная величина.

Типы данных: single | double

`Resolution ((rad/s)/LSB)` - Разрешение измерений датчика ((рад/с )/LSB)
`0` (по умолчанию) | действительный неотрицательный скаляр

Разрешение измерений датчика в (рад/с )/LSB, заданное как действительный неотрицательный скаляр.

Типы данных: single | double

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

Смещение постоянного датчика смещение в рад/с, заданное как действительный скаляр или 3-элементный вектор-строка. Любой скалярный вход преобразуется в действительный 3-элементный вектор-строку, где каждый элемент имеет входное скалярное значение.

Типы данных: single | double

`Axis skew (%)` - Наклон осей датчиков (%)
`[0 0 0]` (по умолчанию) | действительный скаляр в области значений [0,100] | действительный вектор-строка с 3 элементами в области значений [0,100]

Типы данных: single | double

`Смещение от ускорения ((рад/с )/( м/с²)` - Смещение датчика от линейного ускорения (рад/с )/( м/с²)
`[0 0 0]` (по умолчанию) | действительный скаляр | действительный 3-элементный вектор-строка

Смещение датчика от линейного ускорения в (рад/с )/( м/с²), заданный как действительный скаляр или 3-элементный вектор-строка. Любой скалярный вход преобразуется в действительный 3-элементный вектор-строку, где каждый элемент имеет входное скалярное значение.

Типы данных: single | double

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

Случайное блуждание по ускорению датчика в (рад/с )/( √ Гц), заданное как действительный скалярный или 3-элементный вектор-строка. Любой скалярный вход преобразуется в действительный 3-элементный вектор-строку, где каждый элемент имеет входное скалярное значение.

Типы данных: single | double

`Bias Instability (rad/s)` - Нестабильность смещения смещения (рад/с)
`[0 0 0]` (по умолчанию) | действительный скаляр | действительный 3-элементный вектор-строка

Нестабильность смещения смещения в рад/с, заданная как действительный скаляр или 3-элементный вектор-строка. Любой скалярный вход преобразуется в действительный 3-элементный вектор-строку, где каждый элемент имеет входное скалярное значение.

Типы данных: single | double

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

Интегрированный белый шум датчика в (рад/с) (√ Гц), заданный как действительный скалярный или 3-элементный вектор-строка. Любой скалярный вход преобразуется в действительный 3-элементный вектор-строку, где каждый элемент имеет входное скалярное значение.

Типы данных: single | double

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

Смещение датчика от температуры в (рад/с )/ ℃, заданное как действительный скаляр или 3-элементный вектор-строка. Любой скалярный вход преобразуется в действительный 3-элементный вектор-строку, где каждый элемент имеет входное скалярное значение.

Типы данных: single | double

`Temperature scale factor (%/℃)` - Ошибка масштабного коэффициента от температуры (%/ ℃)
`[0 0 0]` (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)` - Максимальное значение показаний датчика (мкТ)
`inf` (по умолчанию) | реальная положительная скалярная величина

Максимальное значение показаний датчика в мкТ, заданное как реальная положительная скалярная величина.

Типы данных: single | double

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

Разрешение измерений датчика в (мкТ )/LSB, заданное как действительный неотрицательный скаляр.

Типы данных: single | double

`Constant offset bias (μT)` - Постоянное смещение датчика (мкТ)
`[0 0 0]` (по умолчанию) | действительный скаляр | действительный 3-элементный вектор-строка

Смещение постоянного датчика в мкТ, заданное как действительный скаляр или 3-элементный вектор-строка. Любой скалярный вход преобразуется в действительный 3-элементный вектор-строку, где каждый элемент имеет входное скалярное значение.

Типы данных: single | double

`Axis skew (%)` - Наклон осей датчиков (%)
`[0 0 0]` (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)` - Спектральная плотность степени шума датчика (μT/√Hz)
`[0 0 0]` (по умолчанию) | действительный скаляр | действительный 3-элементный вектор-строка

Степень спектральную плотность шума датчика в μT/√Hz, заданную в виде действительного скалярного или 3-элементного вектора-строки. Любой скалярный вход преобразуется в действительный 3-элементный вектор-строку, где каждый элемент имеет входное скалярное значение.

Типы данных: single | double

`Bias Instability (μT)` - Нестабильность смещения смещения (мкТ)
`[0 0 0]` (по умолчанию) | действительный скаляр | действительный 3-элементный вектор-строка

Нестабильность смещения смещения в мкТ, заданная как действительный скаляр или 3-элементный вектор-строка. Любой скалярный вход преобразуется в действительный 3-элементный вектор-строку, где каждый элемент имеет входное скалярное значение.

Типы данных: single | double

`Random walk ((μT)√Hz)` - Интегрированный белый шум датчика ((мкТ) √ Гц)
`[0 0 0]` (по умолчанию) | действительный скаляр | действительный 3-элементный вектор-строка

Интегрированный белый шум датчика в (мкТ) * √ Гц, заданный как действительный скалярный или 3-элементный вектор-строка. Любой скалярный вход преобразуется в действительный 3-элементный вектор-строку, где каждый элемент имеет входное скалярное значение.

Типы данных: single | double

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

Смещение датчика от температуры в μT/℃, задается как действительный скаляр или 3-элементный вектор-строка. Любой скалярный вход преобразуется в действительный 3-элементный вектор-строку, где каждый элемент имеет входное скалярное значение.

Типы данных: single | double

`Temperature scale factor (%/℃)` - Ошибка масштабного коэффициента от температуры (%/ ℃)
`[0 0 0]` (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 моделей

Комплексирование БИНС с Simulink

Сгенерируйте и предохраните данные БИНС с помощью Simulink ®. Можно точно смоделировать поведение акселерометра, гироскопа и магнитометра и сплавить их выходы для вычисления ориентации.

Алгоритмы

расширить все

Акселерометр

Модель акселерометра использует ориентацию и входы ускорения основная истина и imuSensor и accelparams (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) свойства для моделирования показаний акселерометра.

Получите общее ускорение

Чтобы получить полное ускорение (totalAcc), ускорение предварительно обрабатывается путем отрицания и добавления вектора постоянной силы тяжести (g = [0; 0; 9,8] м/с²) 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 полное ускорение преобразуется из локальной навигационной системы координат в систему координат датчика с помощью:

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

Если ориентация введена в кватернионной форме, она преобразуется в матрицу вращения перед обработкой.

Объемная модель

Ускорение основной истины в системе координат датчика, a, проходит через объемную модель, которая добавляет расхождения осей и смещения:

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

где ConstantBias (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является свойством accelparams (Sensor Fusion and Tracking Toolbox), и α 1, _α 2 и α 3 заданы первым, вторым и третьим элементами свойства AxesMisalignment (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) accelparams (Sensor Fusion and Tracking Toolbox).

Дрейф нестабильности смещения

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

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

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

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

Дрейф белого шума

Дрейф белого шума моделируется умножением элементов случайного потока белого шума на стандартное отклонение:

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

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

Случайный дрейф ходьбы

Случайный дрейф ходьбы моделируется элементами смещения случайного потока белого шума и затем фильтрацией:

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

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:

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

Шум дрейфа окружающей среды

Шум дрейфа среды моделируется путем умножения различия температур от стандарта с температурным смещением:

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

где Temperature (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является свойством imuSensor, и TemperatureBias (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является свойством accelparams (Sensor Fusion and Tracking Toolbox). Константа 25 соответствует стандартной температуре.

Модель ошибки масштабного фактора

Ошибка коэффициента шкалы температуры 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 Temperature (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является свойством imuSensor, и TemperatureScaleFactor (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является свойством accelparams (Sensor Fusion and Tracking Toolbox). Константа 25 соответствует стандартной температуре.

Модель квантования

Квантование моделируется путем первого насыщения модели непрерывного сигнала:

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

а 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 скорость вращения входов и imuSensor и gyroparams (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) свойства для моделирования показаний акселерометра.

Преобразуйте в систему координат датчика

Основная истина скорости вращения преобразуется из локальной системы координат в систему 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 введена в кватернионной форме, она преобразуется в матрицу вращения перед обработкой.

Объемная модель

Основная истина скорости вращения в системе координат датчика, a, проходит через объемную модель, которая добавляет расхождения осей и смещения:

где ConstantBias (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является свойством gyroparams (Sensor Fusion and Tracking Toolbox), и α 1, _α 2 и α 3 заданы первым, вторым и третьим элементами свойства AxesMisalignment (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) gyroparams (Sensor Fusion and Tracking Toolbox).

Дрейф нестабильности смещения

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

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

где BiasInstability (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является свойством gyroparams (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) и h 1 является 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 свойство, и NoiseDensity (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является gyroparams (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) свойство. Элементами w являются случайные числа, заданные настройками imuSensor случайный поток.

Случайный дрейф ходьбы

Случайный дрейф ходьбы моделируется элементами смещения случайного потока белого шума и затем фильтрацией:

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

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:

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

Шум дрейфа окружающей среды

Шум дрейфа среды моделируется путем умножения различия температур от стандарта с температурным смещением:

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

где Temperature (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является свойством imuSensor, и TemperatureBias (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является свойством gyroparams (Sensor Fusion and Tracking Toolbox). Константа 25 соответствует стандартной температуре.

Модель ошибки масштабного фактора

Ошибка коэффициента шкалы температуры 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 Temperature (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является свойством imuSensor, и TemperatureScaleFactor (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является свойством gyroparams (Sensor Fusion and Tracking Toolbox). Константа 25 соответствует стандартной температуре.

Модель квантования

Квантование моделируется путем первого насыщения модели непрерывного сигнала:

а 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 и входы ускорения основная истина, и imuSensor и magparams (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) свойства для моделирования показаний магнитометра.

Преобразуйте в систему координат датчика

Ускорение основной истины преобразуется из локальной системы координат в систему 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 введена в кватернионной форме, она преобразуется 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 заданы первым, вторым и третьим элементами свойства AxesMisalignment (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) magparams (Sensor Fusion and Tracking Toolbox).

Дрейф нестабильности смещения

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

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

где BiasInstability (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является свойством magparams (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) и h 1 является 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 свойство, и NoiseDensity (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является magparams (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) свойство. Элементами w являются случайные числа, заданные настройками imuSensor случайный поток.

Случайный дрейф ходьбы

Случайный дрейф ходьбы моделируется элементами смещения случайного потока белого шума и затем фильтрацией:

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

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:

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

Шум дрейфа окружающей среды

Шум дрейфа среды моделируется путем умножения различия температур от стандарта с температурным смещением:

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

где Temperature (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является свойством imuSensor, и TemperatureBias (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является свойством magparams (Sensor Fusion and Tracking Toolbox). Константа 25 соответствует стандартной температуре.

Модель ошибки масштабного фактора

Ошибка коэффициента шкалы температуры 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 Temperature (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является свойством imuSensor, и TemperatureScaleFactor (Sensor Fusion and Tracking Toolbox) является свойством magparams (Sensor Fusion and Tracking Toolbox). Константа 25 соответствует стандартной температуре.

Модель квантования

Квантование моделируется путем первого насыщения модели непрерывного сигнала:

а 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

Вход

Linear Acceleration - Ускорение БИНС в локальной навигационной системе координат (м/с2) N -by-3 матрица действительного скаляра

Angular Velocity - Скорость вращения БИНС в локальной навигационной системе координат (рад/с) N -by-3 матрица действительного скаляра

Orientation - Ориентация БИНС в локальной навигационной системе координат N -by-4 массива вращения действительного скаляра | 3 на 3-by- N -элемента

Выход

Accel - Измерение акселерометра БИНС в системе координат тела датчика (м/с2) N -by-3 матрица действительного скаляра

Gyro - Гироскоп измерения БИНС в системе координат тела датчика (рад/с) N -by-3 матрица действительного скаляра

Mag - Магнитометрическое измерение БИНС в системе координат тела датчика (мкТ) N -by-3 матрица действительного скаляра

Параметры

Reference frame - Навигационная система координат NED (по умолчанию) | ENU

Температура (oC) - Рабочая температура БИНС (oC) 25 (по умолчанию) | действительный скаляр

Magnetic field (NED) - Вектор магнитного поля, выраженный в навигационной системе координат NED (мкТ) [27.5550, -2.4169, -16.0849] (по умолчанию) | вектор 1 на 3 скаляра

Зависимости

MagneticField (ENU) - Вектор магнитного поля, выраженный в навигационной системе координат ENU (мкТ) [-2.4169, 27.5550, 16.0849] (по умолчанию) | вектор 1 на 3 скаляра

Зависимости

Seed - Начальный seed для рандомизации 67 (по умолчанию) | неотрицательное целое число

Simulate using - Тип выполняемой симуляции Interpreted Execution (по умолчанию) | Code Generation

Максимальные показания (м/с2) - Максимальное значение показаний датчика (м/с2) inf (по умолчанию) | реальная положительная скалярная величина

Разрешение ((м/с2)/LSB) - Разрешение измерений датчика (м/с2)/LSB) 0 (по умолчанию) | действительный неотрицательный скаляр

Постоянное смещение смещения (м/с2) - Постоянное смещение датчика (м/с2) [0 0 0] (по умолчанию) | действительный скаляр | действительный 3-элементный вектор-строка

Нестабильность смещения (м/с2) - Нестабильность смещения уклона (m/s2) [0 0 0] (по умолчанию) | действительный скаляр | действительный 3-элементный вектор-строка

Смещение от температуры (м/с2)/℃) - Смещение датчика от температуры (м/с2)/℃) [0 0 0] (по умолчанию) | действительный скаляр | действительный 3-элементный вектор-строка

Maximum readings (rad/s) - Максимальное значение показаний датчика (рад/с) inf (по умолчанию) | реальная положительная скалярная величина

Resolution ((rad/s)/LSB) - Разрешение измерений датчика ((рад/с )/LSB) 0 (по умолчанию) | действительный неотрицательный скаляр

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

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

Bias Instability (rad/s) - Нестабильность смещения смещения (рад/с) [0 0 0] (по умолчанию) | действительный скаляр | действительный 3-элементный вектор-строка

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

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

Maximum readings (μT) - Максимальное значение показаний датчика (мкТ) inf (по умолчанию) | реальная положительная скалярная величина

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

Constant offset bias (μT) - Постоянное смещение датчика (мкТ) [0 0 0] (по умолчанию) | действительный скаляр | действительный 3-элементный вектор-строка

White noise PSD (μT/√Hz) - Спектральная плотность степени шума датчика (μT/√Hz) [0 0 0] (по умолчанию) | действительный скаляр | действительный 3-элементный вектор-строка

Bias Instability (μT) - Нестабильность смещения смещения (мкТ) [0 0 0] (по умолчанию) | действительный скаляр | действительный 3-элементный вектор-строка

Random walk ((μT)*√Hz) - Интегрированный белый шум датчика ((мкТ) * √ Гц) [0 0 0] (по умолчанию) | действительный скаляр | действительный 3-элементный вектор-строка

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

Примеры моделей

Комплексирование БИНС с Simulink

Алгоритмы

Акселерометр

Гироскоп

Магнитометр

Расширенные возможности

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

См. также

Классы

Объекты

Документация по Navigation Toolbox

Поддержка

`Linear Acceleration` - Ускорение БИНС в локальной навигационной системе координат (м/с²)
N -by-3 матрица действительного скаляра

`Angular Velocity` - Скорость вращения БИНС в локальной навигационной системе координат (рад/с)
N -by-3 матрица действительного скаляра

`Orientation` - Ориентация БИНС в локальной навигационной системе координат
N -by-4 массива вращения действительного скаляра | 3 на 3-by- N -элемента

`Accel` - Измерение акселерометра БИНС в системе координат тела датчика (м/с²)
N -by-3 матрица действительного скаляра

`Gyro` - Гироскоп измерения БИНС в системе координат тела датчика (рад/с)
N -by-3 матрица действительного скаляра

`Mag` - Магнитометрическое измерение БИНС в системе координат тела датчика (мкТ)
N -by-3 матрица действительного скаляра

`Reference frame` - Навигационная система координат
`NED` (по умолчанию) | `ENU`

`Температура (^oC)` - Рабочая температура БИНС (^oC)
`25` (по умолчанию) | действительный скаляр

`Magnetic field (NED)` - Вектор магнитного поля, выраженный в навигационной системе координат NED (мкТ)
`[27.5550, -2.4169, -16.0849]` (по умолчанию) | вектор 1 на 3 скаляра

`MagneticField (ENU)` - Вектор магнитного поля, выраженный в навигационной системе координат ENU (мкТ)
`[-2.4169, 27.5550, 16.0849]` (по умолчанию) | вектор 1 на 3 скаляра

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

`Simulate using` - Тип выполняемой симуляции
`Interpreted Execution` (по умолчанию) | `Code Generation`

`Максимальные показания (м/с²)` - Максимальное значение показаний датчика (м/с²)
`inf` (по умолчанию) | реальная положительная скалярная величина

`Разрешение ((м/с²)/LSB)` - Разрешение измерений датчика (м/с²)/LSB)
`0` (по умолчанию) | действительный неотрицательный скаляр

`Постоянное смещение смещения (м/с²)` - Постоянное смещение датчика (м/с²)
`[0 0 0]` (по умолчанию) | действительный скаляр | действительный 3-элементный вектор-строка

`Нестабильность смещения (м/с²)` - Нестабильность смещения уклона (m/s²)
`[0 0 0]` (по умолчанию) | действительный скаляр | действительный 3-элементный вектор-строка

`Смещение от температуры (м/с²)/℃)` - Смещение датчика от температуры (м/с²)/℃)
`[0 0 0]` (по умолчанию) | действительный скаляр | действительный 3-элементный вектор-строка

`Maximum readings (rad/s)` - Максимальное значение показаний датчика (рад/с)
`inf` (по умолчанию) | реальная положительная скалярная величина

`Resolution ((rad/s)/LSB)` - Разрешение измерений датчика ((рад/с )/LSB)
`0` (по умолчанию) | действительный неотрицательный скаляр

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

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

`Bias Instability (rad/s)` - Нестабильность смещения смещения (рад/с)
`[0 0 0]` (по умолчанию) | действительный скаляр | действительный 3-элементный вектор-строка

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

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

`Maximum readings (μT)` - Максимальное значение показаний датчика (мкТ)
`inf` (по умолчанию) | реальная положительная скалярная величина

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

`Constant offset bias (μT)` - Постоянное смещение датчика (мкТ)
`[0 0 0]` (по умолчанию) | действительный скаляр | действительный 3-элементный вектор-строка

`White noise PSD (μT/√Hz)` - Спектральная плотность степени шума датчика (μT/√Hz)
`[0 0 0]` (по умолчанию) | действительный скаляр | действительный 3-элементный вектор-строка

`Bias Instability (μT)` - Нестабильность смещения смещения (мкТ)
`[0 0 0]` (по умолчанию) | действительный скаляр | действительный 3-элементный вектор-строка

`Random walk ((μT)√Hz)` - Интегрированный белый шум датчика ((мкТ) √ Гц)
`[0 0 0]` (по умолчанию) | действительный скаляр | действительный 3-элементный вектор-строка

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

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