tune
Ajuste los parámetros ahrs10filter
para reducir el error de estimación
Desde R2021a
Sintaxis
Descripción
ajusta las propiedades del objeto de filtro tunedMeasureNoise
= tune(filter
,measureNoise
,sensorData
,groundTruth
)ahrs10filter
, filter
y los ruidos de medición para reducir la raíz cuadrática media (RMS) error de estimación de estado entre los datos del sensor fusionado y de ground-truth. La función también devuelve el ruido de medición ajustado, tunedMeasureNoise
. La función utiliza los valores de propiedad en el filtro y el ruido de medición proporcionado en la estructura measureNoise
como estimación inicial para el algoritmo de optimización.
especifica la configuración de ajuste basada en un objeto tunedMeasureNoise
= tune(___,config
)tunerconfig
, config
.
Ejemplos
Ajuste ahrs10filter para optimizar la estimación de pose
Cargue los datos registrados del sensor y los datos ground-truth.
load('ahrs10filterTuneData.mat');
Cree tablas para los datos del sensor y los datos de verdad.
sensorData = table(Accelerometer,Gyroscope,...
Magnetometer,Altimeter);
groundTruth = table(Orientation, Altitude);
Cree un objeto de filtro ahrs10filter
.
filter = ahrs10filter('State', initialState, ... 'StateCovariance', initialStateCovariance);
Cree un objeto de configuración de ajustador para el filtro. Establezca las iteraciones máximas en diez y establezca el límite objetivo en 0,001.
cfg = tunerconfig('ahrs10filter','MaxIterations',10,... 'ObjectiveLimit',1e-3);
Utilice la función de ruido del ajustador para obtener un conjunto de ruidos de sensores iniciales utilizados en el filtro
measNoise = tunernoise('ahrs10filter')
measNoise = struct with fields:
MagnetometerNoise: 1
AltimeterNoise: 1
Ajuste el filtro y obtenga los parámetros ajustados.
tunedNoise = tune(filter, measNoise, sensorData, ...
groundTruth, cfg);
Iteration Parameter Metric _________ _________ ______ 1 AccelerometerNoise 0.0526 1 GyroscopeNoise 0.0526 1 MagnetometerNoise 0.0523 1 AltimeterNoise 0.0515 1 AccelerometerBiasNoise 0.0510 1 GyroscopeBiasNoise 0.0510 1 GeomagneticVectorNoise 0.0510 1 MagnetometerBiasNoise 0.0508 2 AccelerometerNoise 0.0508 2 GyroscopeNoise 0.0508 2 MagnetometerNoise 0.0504 2 AltimeterNoise 0.0494 2 AccelerometerBiasNoise 0.0490 2 GyroscopeBiasNoise 0.0490 2 GeomagneticVectorNoise 0.0490 2 MagnetometerBiasNoise 0.0487 3 AccelerometerNoise 0.0487 3 GyroscopeNoise 0.0487 3 MagnetometerNoise 0.0482 3 AltimeterNoise 0.0472 3 AccelerometerBiasNoise 0.0467 3 GyroscopeBiasNoise 0.0467 3 GeomagneticVectorNoise 0.0467 3 MagnetometerBiasNoise 0.0463 4 AccelerometerNoise 0.0463 4 GyroscopeNoise 0.0463 4 MagnetometerNoise 0.0456 4 AltimeterNoise 0.0446 4 AccelerometerBiasNoise 0.0442 4 GyroscopeBiasNoise 0.0442 4 GeomagneticVectorNoise 0.0442 4 MagnetometerBiasNoise 0.0437 5 AccelerometerNoise 0.0437 5 GyroscopeNoise 0.0437 5 MagnetometerNoise 0.0428 5 AltimeterNoise 0.0417 5 AccelerometerBiasNoise 0.0413 5 GyroscopeBiasNoise 0.0413 5 GeomagneticVectorNoise 0.0413 5 MagnetometerBiasNoise 0.0408 6 AccelerometerNoise 0.0408 6 GyroscopeNoise 0.0408 6 MagnetometerNoise 0.0397 6 AltimeterNoise 0.0385 6 AccelerometerBiasNoise 0.0381 6 GyroscopeBiasNoise 0.0381 6 GeomagneticVectorNoise 0.0381 6 MagnetometerBiasNoise 0.0375 7 AccelerometerNoise 0.0375 7 GyroscopeNoise 0.0375 7 MagnetometerNoise 0.0363 7 AltimeterNoise 0.0351 7 AccelerometerBiasNoise 0.0347 7 GyroscopeBiasNoise 0.0347 7 GeomagneticVectorNoise 0.0347 7 MagnetometerBiasNoise 0.0342 8 AccelerometerNoise 0.0342 8 GyroscopeNoise 0.0342 8 MagnetometerNoise 0.0331 8 AltimeterNoise 0.0319 8 AccelerometerBiasNoise 0.0316 8 GyroscopeBiasNoise 0.0316 8 GeomagneticVectorNoise 0.0316 8 MagnetometerBiasNoise 0.0313 9 AccelerometerNoise 0.0313 9 GyroscopeNoise 0.0313 9 MagnetometerNoise 0.0313 9 AltimeterNoise 0.0301 9 AccelerometerBiasNoise 0.0298 9 GyroscopeBiasNoise 0.0298 9 GeomagneticVectorNoise 0.0298 9 MagnetometerBiasNoise 0.0296 10 AccelerometerNoise 0.0296 10 GyroscopeNoise 0.0296 10 MagnetometerNoise 0.0296 10 AltimeterNoise 0.0285 10 AccelerometerBiasNoise 0.0283 10 GyroscopeBiasNoise 0.0283 10 GeomagneticVectorNoise 0.0283 10 MagnetometerBiasNoise 0.0282
Fusione los datos del sensor utilizando el filtro ajustado.
N = size(sensorData,1); qEstTuned = quaternion.zeros(N,1); altEstTuned = zeros(N,1); for ii=1:N predict(filter,Accelerometer(ii,:),Gyroscope(ii,:)); if all(~isnan(Magnetometer(ii,1))) fusemag(filter, Magnetometer(ii,:),tunedNoise.MagnetometerNoise); end if ~isnan(Altimeter(ii)) fusealtimeter(filter, Altimeter(ii),tunedNoise.AltimeterNoise); end [altEstTuned(ii), qEstTuned(ii)] = pose(filter); end
Calcule los errores RMS.
orientationErrorTuned = rad2deg(dist(qEstTuned, Orientation)); rmsOrientationErrorTuned = sqrt(mean(orientationErrorTuned.^2))
rmsOrientationErrorTuned = 2.2899
positionErrorTuned = altEstTuned - Altitude; rmsPositionErrorTuned = sqrt(mean( positionErrorTuned.^2))
rmsPositionErrorTuned = 0.0199
Visualiza los resultados.
figure; t = (0:N-1)./ filter.IMUSampleRate; subplot(2,1,1) plot(t, positionErrorTuned, 'b'); title("Tuned ahrs10filter" + newline + ... "Altitude Error") xlabel('Time (s)'); ylabel('Position Error (meters)') subplot(2,1,2) plot(t, orientationErrorTuned, 'b'); title("Orientation Error") xlabel('Time (s)'); ylabel('Orientation Error (degrees)');
Argumentos de entrada
filter
— Objeto de filtro
ahrs10filter
objeto
Objeto de filtro, especificado como objeto ahrs10filter
.
measureNoise
— Ruido de medición
estructura
Ruido de medición, especificado como estructura. La función utiliza la entrada de ruido de medición como estimación inicial para ajustar el ruido de medición. La estructura debe contener estos campos:
Nombre del campo | Descripción |
---|---|
MagnetometerNoise | Variación del ruido del magnetómetro, especificada como escalar en (μT) 2 |
AltimeterNoise | Variación del ruido del altímetro, especificada como escalar en m2 |
sensorData
— Datos del sensor
table
Datos del sensor, especificados como table
. En cada fila, los datos del sensor se especifican como:
Accelerometer
— Datos del acelerómetro, especificados como un vector de escalares de 1 por 3 en m2/s.Gyroscope
— Datos del giroscopio, especificados como un vector de escalares de 1 por 3 en rad/s.Magnetometer
— Datos del magnetómetro, especificados como un vector de escalares de 1 por 3 en μT.Altimeter
— Datos del altímetro, especificados como escalar en metros.
Si el magnetómetro no produce mediciones, especifique la entrada correspondiente como NaN
. Si establece la propiedad Cost
de la entrada de configuración del ajustador, config
, en Custom
, entonces puede usar otros tipos de datos para sensorData
entrada según su elección.
groundTruth
— Datos ground-truth
table
Datos ground-truth, especificados como table
. En cada fila, la tabla puede contener opcionalmente cualquiera de estas variables:
Orientation
— Orientación desde el marco de navegación hasta el marco del cuerpo, especificada comoquaternion
o una matriz de rotación de 3 por 3.Altitude
— Altitud, especificada como escalar en metros.VertialVelocity
— Velocidad en la dirección vertical, especificada como un escalar en m/s.DeltaAngleBias
— Sesgo del ángulo delta, especificado como un vector de escalares de 1 por 3 en radianes.DeltaVelocityBias
— Sesgo de velocidad delta, especificado como un vector de escalares de 1 por 3 en m/s.GeomagneticFieldVector
— Vector de campo geomagnético en el marco de navegación, especificado como un vector de escalares de 1 por 3.MagnetometerBias
— Sesgo del magnetómetro en la estructura del cuerpo, especificado como un vector de escalares de 1 por 3 en μT.
La función procesa cada fila de las tablas sensorData
y groundTruth
secuencialmente para calcular la estimación del estado y el error RMS a partir de ground-truth. Las variables de estado que no están presentes en la entrada groundTruth
se ignoran para la comparación. Las tablas sensorData
y groundTruth
deben tener el mismo número de filas.
Si establece la propiedad Cost
de la entrada de configuración del ajustador, config
, en Custom
, entonces puede usar otros tipos de datos para groundTruth
entrada según su elección.
config
— Configuración del ajustador
tunerconfig
objeto
Configuración del ajustador, especificada como un objeto tunerconfig
.
Argumentos de salida
tunedMeasureNoise
— Ruido de medición ajustado
estructura
Ruido de medición ajustado, devuelto como una estructura. La estructura contiene estos campos.
Nombre del campo | Descripción |
---|---|
MagnetometerNoise | Varianza del ruido del magnetómetro, especificada como escalar en (μT) 2 |
AltimeterNoise | Variación del ruido del altímetro, especificada como escalar en m2 |
Referencias
[1] Abbeel, P., Coates, A., Montemerlo, M., Ng, A.Y. and Thrun, S. Discriminative Training of Kalman Filters. In Robotics: Science and systems, Vol. 2, pp. 1, 2005.
Historial de versiones
Introducido en R2021a
Consulte también
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