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accelcal

Parámetros de calibración del acelerómetro

Desde R2023b

Sintaxis

[A,b] = accelcal(D)

[A,b] = accelcal(XUP,XDOWN,YUP,YDOWN,ZUP,ZDOWN)

[A,b] = accelcal(___,Gravity=g)

Descripción

[A,b] = accelcal(D) devuelve la matriz A y el vector b utilizados para corregir las mediciones del acelerómetro no calibradas basándose en los datos de calibración D.

Después de obtener A y b, obtenga los datos calibrados C a partir de los datos no calibrados U usando C = U*A + b, donde U es una matriz de M por 3 y cada fila de U es una medición de acelerómetro no calibrada.

[A,b] = accelcal(XUP,XDOWN,YUP,YDOWN,ZUP,ZDOWN) especifica los datos de medición en seis orientaciones de calibración como se muestra en Orientaciones de calibración del acelerómetro.

[A,b] = accelcal(___,Gravity=g) especifica el valor de la constante de gravedad terrestre g.

Ejemplos

Calibrar mediciones del acelerómetro

Crea un objeto imuSensor para generar datos de medición. De forma predeterminada, el sistema de referencia del objeto es el marco noreste abajo (NED). Especifique los parámetros del acelerómetro para que las mediciones contengan una polarización constante y algo de ruido aleatorio.

accelParams =  accelparams(ConstantBias=[.1 .2 -.1],...
    NoiseDensity=1e-2*ones(1,3));
imu = imuSensor(Accelerometer=accelParams);
disp(imu.ReferenceFrame)

NED

Defina los ángulos de Euler para seis orientaciones de calibración y conviértalos en cuaterniones.

orients = [...
    0 90 0 % xUp
    0 0 -90 % yUp
    0 180 0 % zUp
    0 -90 0 % xDown 
    0 0 90 % yDown    
    0 0 0]; % zDown
quats = quaternion(orients,"eulerd","ZYX","frame");
N = numel(quats);

Suponga que las aceleraciones externas y las velocidades angulares son ambas 0. Simule el sensor IMU para obtener las mediciones de calibración.

exAcc = zeros(N,3);
angVel = zeros(N,3);
D = imu(exAcc,angVel,quats)

D = 6×3

   -9.6490    0.2225   -0.1925
    0.0146   -9.5593    0.0153
   -0.0210    0.1928   -9.9271
    9.9363    0.1840   -0.0210
    0.0008    9.9094   -0.0655
    0.2828    0.1528    9.7232

Utilice la función accelcal para obtener los parámetros de calibración.

[A,b] = accelcal(D)

A = 3×3

    1.0018    0.0019   -0.0087
    0.0006    1.0078    0.0041
   -0.0154    0.0020    0.9986

b = 1×3

   -0.0956   -0.1852    0.0779

Verifique los parámetros de calibración utilizando las mediciones de calibración.

DCali = D*A+b

DCali = 6×3

   -9.7587    0.0199   -0.0298
   -0.0872   -9.8187    0.0534
    0.0365   -0.0111   -9.8339
    9.8589    0.0196   -0.0284
   -0.0875    9.8012    0.0535
    0.0380   -0.0109    9.7852

Cree algunas orientaciones aleatorias, obtenga las medidas del acelerómetro y calibre las medidas.

M = 10;
randomQuats = randrot(M,1);
U = imu(zeros(M,3),zeros(M,3),randomQuats);
C = U*A+b

C = 10×3

    9.1400    3.5374   -1.3008
   -7.1185   -6.8126   -0.7088
    7.1372   -6.8065   -0.5943
   -7.9362    1.5605    5.6203
    7.4397   -2.3143   -6.2363
    7.0758   -4.0794   -5.7321
    3.1250   -5.4306    7.2655
    0.8261   -9.7286    1.3509
    0.8486    2.8606   -9.2705
   -2.4922    8.5000   -3.9532

Argumentos de entrada

D — Mediciones en seis orientaciones de calibración

matriz de N por 3

Mediciones en las seis orientaciones de calibración del acelerómetro, especificadas como una matriz de N por 3. N es el número total de mediciones. Cada fila de la matriz es una medición en una de las seis orientaciones de calibración del acelerómetro, como se muestra en Orientaciones de calibración del acelerómetro. Para obtener mejores resultados, la matriz debe contener el mismo número de mediciones para las seis orientaciones.

Al interpretar los datos en D, la función asume por defecto que la constante de gravedad terrestre g es 9,81 m/s² o 1, lo que esté más cerca de la media de la norma de los datos.

Tipos de datos: single | double

XUP — Medidas en orientación con el eje x hacia arriba

matriz de N₁ por 3

Mediciones en la orientación con el eje x hacia arriba del acelerómetro, especificadas como una matriz de N₁-por-3. N₁ es el número total de mediciones con el eje x hacia arriba. Cada fila de la matriz es una medida del acelerómetro. Consulte la sección Orientaciones de calibración del acelerómetro para la definición de la orientación con el eje x hacia arriba.

Tipos de datos: single | double

XDOWN — Mediciones en la orientación con el eje x hacia abajo

matriz de N₂ por 3

Mediciones en la orientación con el eje x hacia abajo del acelerómetro, especificadas como una matriz de N₂-por-3. N₂ es el número total de mediciones con el eje x hacia abajo. Cada fila de la matriz es una medida del acelerómetro. Consulte la sección Orientaciones de calibración del acelerómetro para la definición de la orientación con el eje x hacia abajo.

Tipos de datos: single | double

YUP — Medidas en orientación con el eje y hacia arriba

matriz de N₃ por 3

Mediciones en la orientación con el eje y hacia arriba del acelerómetro, especificadas como una matriz de N₃-por-3. N₃ es el número total de mediciones con el eje y hacia arriba. Cada fila de la matriz es una medida del acelerómetro. Consulte la sección Orientaciones de calibración del acelerómetro para la definición de la orientación con el eje y hacia arriba.

Tipos de datos: single | double

YDOWN — Medidas en la orientación con el eje x hacia abajo

matriz de N₄ por 3

Mediciones en la orientación con el eje y hacia abajo del acelerómetro, especificadas como una matriz de N₄-por-3. N₄ es el número total de mediciones con el eje y hacia abajo. Cada fila de la matriz es una medida del acelerómetro. Consulte la sección Orientaciones de calibración del acelerómetro para la definición de la orientación con el eje y hacia abajo.

Tipos de datos: single | double

ZUP — Medidas con orientación con el eje z hacia arriba

matriz de N₅ por 3

Mediciones en la orientación con el eje z hacia arriba del acelerómetro, especificadas como una matriz de N₅-por-3. N₅ es el número total de mediciones con el eje z hacia arriba. Cada fila de la matriz es una medida del acelerómetro. Consulte la sección Orientaciones de calibración del acelerómetro para la definición de la orientación con el eje z hacia arriba.

Tipos de datos: single | double

ZDOWN — Mediciones en la orientación con el eje z hacia abajo

matriz de N₆ por 3

Mediciones en la orientación con el eje z hacia abajo del acelerómetro, especificadas como una matriz de N₆-por-3. N₆ es el número total de mediciones con el eje z hacia abajo. Cada fila de la matriz es una medida del acelerómetro. Consulte la sección Orientaciones de calibración del acelerómetro para la definición de la orientación con el eje z hacia abajo.

Tipos de datos: single | double

g — Constante de gravedad terrestre

escalar positivo

Constante de gravedad terrestre, especificada como un escalar positivo. Si no especifica este argumento, la función asume que la constante de gravedad terrestre g es 9,81 m/s² o 1, la que esté más cerca de la media de la norma de los datos en D.

Ejemplo: 9.807

Tipos de datos: single | double

Argumentos de salida

A — Matriz de calibración

Matriz de 3 por 3

Matriz de calibración, devuelta como una matriz de 3 por 3.

Tipos de datos: single | double

b — Vector de compensación de calibración

Vector de 1 por 3

Vector de compensación de calibración, devuelto como un vector de 1 por 3.

Tipos de datos: single | double

Más acerca de

Orientaciones de calibración del acelerómetro

Para obtener los datos de medición para calibrar el acelerador, alinee la orientación del sistema de medición del acelerómetro (X-Y-Z) con una de las seis orientaciones que se muestran en este diagrama. Por ejemplo, para obtener una medición con el eje x hacia arriba, alinee la dirección X positiva del sistema de medición del acelerador en la dirección opuesta a la fuerza de gravedad, como se muestra en la primera figura.

Si el acelerómetro no tiene ningún error de calibración y su sistema de medición está perfectamente alineado como se muestra en la figura, puede obtener mediciones ideales en esta tabla.

Orientación	aX	aY	aZ
eje X hacia arriba	-g	0	0
eje X hacia abajo	+g	0	0
eje Y hacia arriba	0	-g	0
eje Y hacia abajo	0	+g	0
eje Z hacia arriba	0	0	-g
eje Z hacia abajo	0	0	+g

En la tabla, a_X, a_Y y a_Z son las componentes de aceleración en los ejes X, Y y Z, respectivamente. g es la constante de gravedad terrestre.

Referencias

[1] AN4508 Application Note: Parameters and Calibration of a Low-G 3-Axis Accelerometer.

Historial de versiones

Introducido en R2023b

Consulte también

magcal | imuSensor | accelparams