无需精密设备的无线惯性测量单元改进校准流程
信号处理
2022-07-12 v1
摘要
惯性测量单元（IMU）在医疗应用中用于多种不同目的。然而，IMU 的测量精度会随时间下降，需要重新校准。Tedaldi 等人在 2014 年的论文中提出了一种不需要外部精密设备或复杂流程的 IMU 校准方法。这使得终端用户或不具备惯性测量专业知识的人员能够通过将传感器置于若干合适但无需精确定义的方位来重新校准传感器。本文中，我们对 Tedaldi 的方法进行了若干改进，涉及算法层面和校准流程：针对低噪声加速度计的适配、校准辅助对象，以及针对无线校准的数据包丢失补偿。我们将改进后的校准流程应用于自建的 IMU 平台，并验证了多次校准运行结果的一致性。为最小化重新校准所需时间，我们分析了当使用更少校准方位时校准结果精度如何下降。我们发现 N=12 个不同方位足以实现非常好的校准，更多方位仅带来边际改善。相比 Tedaldi 推荐的 37 至 50 个方位，这是显著改进。因此，我们将单个 IMU 的校准时间从约 5 分钟减少至不到 2 分钟，且不损失任何有意义的校准精度。
引用
@article{arxiv.2207.04801,
title = {Improved Calibration Procedure for Wireless Inertial Measurement Units without Precision Equipment},
author = {Fritz Webering and Sarah Kleinjohann and Nils Stanislawski and Holger Blume},
journal= {arXiv preprint arXiv:2207.04801},
year = {2022}
}
备注
Submitted to BioCAS 2022