基于IMU与单目视觉融合的姿态测量方法

发布时间：2018-03-28 15:09

  本文选题：惯性测量单元　切入点：视觉测量　出处：《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》2017年03期

【摘要】：快速准确测量运动目标的姿态,在航天航空、机器人等领域应用广泛.针对惯性姿态测量速度快但精度不足而视觉姿态测量精度高但速度慢的特点,提出了一种基于IMU与单目视觉融合的姿态测量方法.IMU姿态测量时,使用欧拉角迭代公式解算运动目标的姿态;单目视觉姿态测量时,使用POSIT算法求解被测目标的姿态;再使用H?滤波器融合两者的测量结果;用融合结果与惯性测量结果的差值修正并更新漂移误差曲线.根据被测目标的两组匀速转动信息,提出了双矢量正交化标定法标定IMU坐标系到目标坐标系的旋转矩阵;根据单目视觉采集的3幅图像信息,提出了三图快速标定法标定靶标坐标系到目标坐标系的旋转矩阵.实验表明,提出的姿态测量方法能实现快速姿态测量,测量精度高.
[Abstract]:Rapid and accurate attitude measurement of moving target is widely used in aerospace, robot and other fields. Aiming at the characteristics of high speed but low precision of inertial attitude measurement and high accuracy but slow speed of vision attitude measurement, In this paper, an attitude determination method based on IMU and monocular vision fusion is proposed. When using Euler angle iterative formula to calculate the attitude of moving target, POSIT algorithm is used to solve the attitude of target under monocular vision. The difference between the fusion result and the inertial measurement result is used to correct and update the drift error curve. The rotation matrix from IMU coordinate system to target coordinate system is calibrated by dual vector orthogonal calibration method. The rotation matrix from target coordinate system to target coordinate system is calibrated by the fast calibration method of three graphs, and the experiment shows that the proposed attitude measurement method can realize rapid attitude measurement and has high precision.
【作者单位】： 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室;中航工业洛阳电光设备研究所光电控制技术重点实验室;
【基金】：中航工业洛阳电光设备研究所光电控制技术重点实验室和航空科学基金联合资助项目(20145148009)~~
【分类号】：TP391.41

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本文编号：1676856