无磁力计且带运动范围约束的任意关节惯性运动跟踪

在连接多体系统的运动跟踪中，惯性测量单元 (IMUs) 被广泛应用于各类场景，因为它们提供了一种低成本、易用的姿态估计方法。然而，在室内环境或铁磁材料附近，磁场是非均匀的，这限制了使用磁力计的跟踪算法的精度。另一方面，仅使用加速度计和陀螺仪的方法无法提供被跟踪物体绝对航向的信息。对于由带运动范围约束的旋转关节连接的物体，我们提出一种方法，基于非线性、基于窗口的代价函数，提供无磁力计、长期稳定的相对姿态估计。该方法可用于实时估计以及后处理。我们通过一个机械关节进行实验验证，并与其他运动跟踪中常用的方法进行比较。结果表明，对于所使用的测试物体，所提方法取得了最佳结果，所有实验的总角度误差小于 4 度。