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基于 UWB 测距与 6 轴 IMU 的融合算法(KF)_MATLAB 代码及相关文件_下载

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简介:
本资源提供了一种结合超宽带(UWB)测距和六轴惯性测量单元(IMU)数据的卡尔曼滤波(KF)融合算法,适用于精准定位与导航应用。包含详细MATLAB实现及示例文件。 测距系统中卡尔曼滤波器的演示是使用 Simulink 数据进行的一种融合算法展示,其中数据仅包含 UWB 测距和 6 轴 IMU 传感器信息。相关代码文件包括 demo_ekf_error.md 和 demo_ukf.m。更多详情及使用方法,请参阅 README.md 文件。

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  • UWB 6 IMU (KF)_MATLAB _
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    本资源提供了一种结合超宽带(UWB)测距和六轴惯性测量单元(IMU)数据的卡尔曼滤波(KF)融合算法,适用于精准定位与导航应用。包含详细MATLAB实现及示例文件。 测距系统中卡尔曼滤波器的演示是使用 Simulink 数据进行的一种融合算法展示,其中数据仅包含 UWB 测距和 6 轴 IMU 传感器信息。相关代码文件包括 demo_ekf_error.md 和 demo_ukf.m。更多详情及使用方法,请参阅 README.md 文件。
  • Simulink中UWBIMU程序设计
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    本项目专注于在Simulink环境下开发一种创新性的软件方案,用于整合超宽带(UWB)和六轴惯性测量单元(IMU)的数据。通过优化UWB的精准定位能力和IMU的动态跟踪性能,该算法能够实现高精度、低延迟的位置追踪与姿态估计,在机器人导航、虚拟现实等领域展现出广泛应用前景。 这是在Simulink数据中的UWB测距与6轴IMU传感器的融合算法,包括Simulink程序以及详细的实验报告,并附有两篇关于刚体变换和卡尔曼滤波的PDF资料,内容非常详尽。
  • GPS、IMU和编精确状态估计_C++
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    本资源提供了一套用C++编写的精确状态估计程序包,结合GPS、IMU及编码器数据进行高效融合处理。适用于机器人与自动驾驶领域,促进精准导航与控制。 EKF(扩展卡尔曼滤波器)能够融合GPS、IMU和编码器的数据来估计地面机器人在导航框架中的姿态。维基百科指出,在这种滤波器中,状态转换函数g和观测模型h不必是线性的,而是可以是非线性但可微的函数。其中w_k和v_k分别代表过程噪声和测量噪声,并假设它们为零均值多元高斯分布,其协方差矩阵分别为Q和R。 在EKF框架内,使用非线性函数g来根据前一时刻的状态预测当前状态;类似地,使用非线性观测模型h来计算基于预测状态的预期观测。然而,这些非线性函数不能直接应用于协方差更新中。相反,需要通过求取偏导数矩阵(即雅可比矩阵)的方法来进行近似处理,并在每个时间步用当前的状态估计值对它们进行评估。 这样做的目的是为了实现卡尔曼滤波器的核心算法:通过对当前位置的非线性函数进行局部线性化,使得原本复杂的非线性系统能够被简化为一系列连续的、可解析的小范围内的线性问题。此外,在这里我们还利用了一个速度传感器(例如来自编码器或GPS的速度信息),它能测量车辆沿车头方向psi上的行驶速度以及偏航率psi_dot等参数。 请注意,具体实施细节和更多技术文档可在下载后的README.md文件中找到详细说明。
  • IMU
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    本研究提出了一种基于多个惯性测量单元(IMU)的高效数据融合算法,旨在提升导航系统的精度与稳定性。该方法结合了多种滤波技术,有效克服单一传感器的局限性,在复杂环境中表现出卓越性能。 一种多IMU融合的算法,通过将多个IMU虚拟成一个IMU来实现数据融合。
  • UWBIMUMatlab仿真资源包(含源档、报告数据).rar
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    本资源包提供了一个基于UWB与IMU融合算法的Matlab仿真环境,内含完整源代码、详细使用文档、研究报告以及测试数据集。适合科研人员和学生进行定位技术研究与应用开发。 资源内容:基于UWB IMU融合算法的Matlab仿真(完整源码+说明文档+报告+数据).rar 代码特点: - 参数化编程,参数可方便更改。 - 代码编程思路清晰、注释明细。 适用对象: 计算机、电子信息工程和数学等专业的大学生课设大作业和毕业设计。 作者介绍:某大厂资深算法工程师,从事Matlab、Python、C/C++、Java及YOLO算法仿真工作10年;擅长计算机视觉、目标检测模型、智能优化算法、神经网络预测、信号处理、元胞自动机、图像处理、智能控制与路径规划等多种领域的算法仿真实验。欢迎交流学习。
  • PCLPY点云图像
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    本项目提供了一套基于Python库PCLPY实现的点云与图像融合代码及资源。适用于机器人视觉、SLAM等领域研究和开发。 pclpy是点云库(PCL)的Python绑定。它使用CppHeaderParser和pybind11从头文件生成。这个库正在积极开发中,API可能会发生变化。所包含的模块可以工作,但测试还不完整。目前只支持Windows和python 3.6 x64版本。 许多其他Python库试图绑定PCL。其中最流行的是使用Cython编写的python-pcl。虽然Cython非常强大,但它在处理c++模板方面存在不足(而PCL大量使用了这些模板)。 该资源利用pclpy进行点云和图像之间的坐标变换,并进行了可视化操作,适合初学者练手学习,同时也可用于开发自己的所需点云处理程序。
  • UWB-Localization: 精确3D定位MAV群UWBIMU技术
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    简介:本文提出了一种结合超宽带(UWB)和惯性测量单元(IMU)的数据融合方法,用于实现对微型自主飞行器(MAV)群的精确三维空间定位。 UWB本地化与IMU融合技术用于多旋翼飞行器群的精确3D定位研究在2018年美国安克雷奇举行的国际控制与自动化会议(ICCA)上进行了展示。该论文由李嘉欣、毕颖才、李坤、王康丽、林凤和陈本民共同撰写,题为《通过UWB和IMU融合实现多旋翼飞行器群的精确3D定位》。
  • 多传感器模块化框架MSF(EKF)_C++
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    本资源提供一个多传感器融合模块化框架(MSF),采用扩展卡尔曼滤波(EKF)算法实现数据融合。附带完整C++源码及配置文件,适合机器人导航和定位研究使用。 标题中的“MSF”指的是“Multi Sensor Fusion”,这是一个用于处理来自多个传感器数据融合的模块化框架。本项目基于扩展卡尔曼滤波器(Extended Kalman Filter, EKF),这是一种广泛应用在估计理论中的算法,用于非线性系统的状态估计问题。EKF通过线性化非线性函数来近似系统动态,从而实现对复杂环境下的动态对象进行精确跟踪。 该框架主要设计用于时延补偿的单传感器和多传感器融合。时延补偿是解决传感器数据中固有延迟问题的关键技术,在实时系统中尤为重要,确保不同传感器的数据能够同步并正确融合。此框架提供了详细的使用指南,用户需要下载并阅读README.md文件以获取具体操作步骤和应用方法。 标签为“C++”,表明这个多传感器融合模块化框架是用C++编程语言实现的。C++是一种强大的、高效的编程语言,特别适合处理计算密集型任务,如实时传感器数据处理和滤波算法的实现。 在压缩包文件名称列表中,“ethzasl_msf-master”可能代表这是由ETH Zurich(瑞士联邦理工学院)的一个团队开发的项目,并进行了版本控制。master通常表示项目的主分支,即最新的稳定版本。 实际应用中,EKF常被用于无人机导航、自动驾驶汽车、机器人定位和目标跟踪等领域。MSF框架将EKF与多传感器融合相结合,可以提高系统的鲁棒性和准确性。在使用过程中,开发者需要理解EKF的基本原理,包括状态空间模型、预测和更新步骤,并根据具体问题调整滤波器参数。同时,对于多传感器融合,需了解各传感器的特性如精度、延迟和噪声等,并合理设计融合策略。 这个项目提供了一个强大的工具,使工程师和研究人员能够利用C++实现EKF算法,有效地处理来自多个传感器的数据进行高精度的状态估计。为了充分利用此框架,用户需要具备一定的C++编程基础及对滤波理论和传感器融合的理解。通过详细阅读文档和示例代码,可以将该框架应用于实际项目中解决多传感器数据融合问题。
  • IMUGPS姿态解
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    本研究探讨了惯性测量单元(IMU)与全球定位系统(GPS)的数据融合技术及其在姿态解算中的应用,旨在提高导航系统的精度和稳定性。 IMU(惯性测量单元)与GPS(全球定位系统)在无人驾驶中的融合旨在提高车辆的定位精度和可靠性。IMU通过陀螺仪和加速度计来测量物体的加速度和角速度,进而计算出位移、速度及姿态信息;而GPS则利用卫星信号确定位置。 实现这两种传感器的数据融合需要采用多传感器数据融合技术和位姿解算算法。通常包括以下步骤:预处理(滤波)、关联匹配、状态估计以及更新修正等环节。在无人驾驶系统中,预处理主要是对IMU和GPS的测量值进行去噪;而关联则是将二者对应起来以供后续使用。 常用的数据融合方法有卡尔曼滤波器、粒子滤波器及扩展卡尔曼滤波器等技术。其中,卡尔曼滤波器能有效结合高频率但误差累积较快的IMU数据和低频次却相对准确的GPS信息,从而提供更稳定可靠的位姿估计。 位姿解算涉及根据传感器的数据确定无人驾驶车辆的位置、方向以及姿态角度(滚转角、俯仰角及偏航角)。尽管IMU可估算运动状态但长期运行后会累积误差;而当GPS信号不佳时其定位精度也会下降。因此,融合两者数据可以互补各自的不足之处。 在进行数据融合之前还需解决坐标系差异的问题:通常情况下,IMU采用机体坐标系(body frame),而GPS使用地心固定坐标系(ECEF frame)。为了使二者兼容,在处理前需要将IMU的数据转换到与GPS相同的参考框架内。这一步骤涉及地球模型和姿态矩阵的计算。 另外,由于长时间运行后会累积误差,所以应定期利用GPS信息校准IMU参数以确保准确性。通过这种方式可以实现更精确的姿态解算结果。 实践中还需要注意解决数据同步问题——保证两个传感器在相同时间点获取的数据才能准确融合。否则直接合并会导致定位偏差。 总之,在无人驾驶领域中结合使用IMU和GPS是一个复杂的过程,需要借助先进的多源信息整合技术及位姿计算方法来实现精准的车辆导航与控制功能。
  • 传感器处理工具Python_Jupyter笔记本
    优质
    本资源提供用于传感器数据融合处理的Python代码及辅助文档,以Jupyter Notebook形式呈现,方便用户学习和应用先进的数据融合技术。 这些工具是由梅赛德斯团队在开发传感器融合模块过程中创建的。我们暂时按原样提供它们,但如果您发现有改进的空间,请随时提交任何 PR!1. matlab_examples/ 在这里您可以找到用于生成项目示例数据的 Matlab 代码。如果您可以访问 Matlab,请随意使用它来生成自己的数据进行练习。请注意:这不是完成项目的必需步骤,并且您无需拥有 Matlab 许可证。有关更多详情和使用方法,请下载后阅读README.md文件。