[发明专利]使用廉价惯性传感器的冗余阵列的高性能惯性测量有效
| 申请号： | 201680061288.0 | 申请日： | 2016-09-14 |
| 公开（公告）号： | CN108450007B | 公开（公告）日： | 2020-12-15 |
| 发明（设计）人： | 约翰·王;埃德温·奥尔森 | 申请（专利权）人： | 密歇根大学董事会 |
| 主分类号： | G01P15/02 | 分类号： | G01P15/02;G01P15/14 |
| 代理公司： | 北京集佳知识产权代理有限公司 11227 | 代理人： | 杜诚;杨林森 |
| 地址： | 美国密*** | 国省代码： | 暂无信息 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 使用 廉价 惯性 传感器 冗余 阵列 性能 测量 | ||
1.一种使用惯性传感器阵列来确定可动构件的旋转速率的方法，所述方法包括：
定义隐马尔可夫模型HMM，其中，所述HMM的隐含状态表示所述可动构件的旋转速率的离散值测量，并且所述HMM的转移概率将所述可动构件的运动模型考虑在内，并且观测概率将所述惯性传感器阵列中的惯性传感器中至少之一的噪声和偏置考虑在内；
由处理器接收来自所述惯性传感器阵列的输入；以及
由所述处理器通过利用从所述惯性传感器阵列接收的所述输入求解所述HMM的输出来确定所述可动构件的旋转速率。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，由所述处理器使用前向算法来求解所述HMM。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，由所述处理器使用前向-后向算法或维特比算法来求解所述HMM。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述惯性传感器阵列中的每个惯性传感器输出旋转速率并且耦接至所述可动构件。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述隐含状态表示在多个时间步长处测量的多个角速率。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，在第一时间步长处的所述可动构件的角速率以在第二时间步长处的所述可动构件的角速率为概率条件。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括：
应用预滤波器以获得所述可动构件的旋转速率的近似值；以及
使用近似的旋转速率来离散化状态空间以实现所述HMM的计算时间的减少。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，用于所述可动构件的所述运动模型是非线性的。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述运动模型在零速度处具有概率峰值，并且在其他地方具有均匀概率。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述运动模型是根据训练集训练的学习型运动模型。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述观测概率是非线性的。
12.根据权利要求1所述的方法，还包括：
使状态空间大小随着惯性传感器阵列中的惯性传感器的数目的增加保持恒定。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述观测概率还包括：
所述惯性传感器阵列中的每个惯性传感器的偏置，其中，所述偏置使用经滤波的角速率估计来确定。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述观测概率还包括：
建模为加性高斯白噪声过程的角度随机游走。
15.根据权利要求1所述的方法，其中，将偏置建模为通过对零均值高斯游走噪声进行积分而产生的随机游走。
16.根据权利要求1所述的方法，其中，所述惯性传感器阵列中的惯性传感器是不均一的。
17.根据权利要求1所述的方法，其中，所述惯性传感器阵列中的惯性传感器是陀螺仪。
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