基于Mahony算法的游泳运动姿态测量快速对准算法

• 作者: 于向怀 向政 孟祥涛
• 来源期刊: 导航与控制
• 关键词: 游泳运动 初始对准 Mahony互补滤波 九轴惯性测量单元
• 年，卷（期）: 2021,（3）
• 所属期刊栏目: 导航与制导|Navigation and Guidance
• 页码范围: 17-25
• 页数: 9页
• 分类号: V19
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1674-5558.2021.03.003

摘要

在游泳运动姿态测量中,由于水对各种信号的吸收以及折射问题,依赖外部信息的传感器不能准确提供信息,而惯性技术由于不依赖外部信息,适合应用于游泳运动姿态测量领域.惯性姿态测量需要初始对准技术提供初值,从而计算得到游泳运动过程中的姿态.而游泳运动员起跳时间不确定,传统的初始对准算法需要较长时间才能得到一个较高精度的结果.针对这一问题,提出了采用Mahony算法进行快速对准的方法,使用MEMS九轴惯性测量单元进行信息采集,通过角速度信息计算姿态角,加速度信息修正水平姿态角,磁场强度信息修正偏航角,使用互补滤波方法对多源信息进行融合,从而快速得到惯性姿态测量的初值.实验室实验验证了姿态角水平精度可以在3s内达到角分级别,满足了游泳运动的需求,在实际运动场景下的测试也验证了算法的可行性.