【L-RTK】磁気方位センサ方位校正Pgm作った<GPSのHeadingが優位>

RTKの軌跡とその時にスキー板の角度(Heading)を磁気センサで測定しようとしてます。
 RTK2Ch使えば、Headingも測定できるのですが、スキー板の場合、先端部はしなるのでスキー板の軸がずれてしまうので、2Ch間の距離を短くしないといけません、しかし、RTKの測位誤差をかぶってしまうと30cm距離で5cmも測位誤差がでたら、atan(5/30)=9.5度も誤差がでてしまいます。スキーの進行方向に対して、板軸の挟角を求めて横滑り現象を測定したいので、RTKのHeadingでは厳しいかと思ってますが、スマホの磁気方位センサの精度も立派なものではないので、一度測定してみてから、再度
検討しなおすことで進めます。
※2022年6月追記  「IMUは、GPSにかなわない」
航空機のINSは超高級IMUですが、それでも1時間に1.9km誤差がでるそうですので、IMU単独で位置計測は無理だとわかりました。方角は航空機のレーザージャイロなら精度は良いですが一般向けのMEMS IMUでは、バイアス誤差が多すぎます。GNSSのほうが、全て精度のバランス良いです。

https://www.jstage.jst.go.jp/article/jrsj/37/7/37_37_579/_pdf

RTKのcm級GPSでなくても、1m程度の誤差が出る数千円のGPSチップでさえ、GPSドップラー効果で速度ベクトルの精度が高いので速度を積分して距離をだしてヘッディング角精度が±1度程度なので、10cm以下の精度がでます。下記実験結果をご覧ください。

【RTK22】高レートGPS Ublox-M9Nいじる その2<M9N速度積分で使える>

※2021年5月追記
本記事RTK開発初期のころの記事ですが、1年半後の現在では、RTK MovingBaseモードでスキー両足の角度を正確に測定できてます。66cm間隔のアンテナで±1cm以内の精度ですので、±0.9度程度の誤差で測定できてます。スキーの場合MEMSセンサでは激しい振動の影響で、磁気方位センサの傾斜補正ができないので、RTK技術でしかスキーの精度のよい角度を測定できないと思います。

【RTK21】スキーターンMOTION解析と評価法検討<SPEEDベクトルとズレ角が重要>

 

●磁気方位の校正プログラム
 大まかなやり方は、ヨー角で何回転か磁気センサのXY値をサンプリングして、そのデータをXYプロットして中心ずれ座標値、軸の傾き角度、楕円の短辺長辺の長さを楕円の回帰計算で、統計処理して、補正パラメータを
 算出します。楕円の回帰計算は、こちらのページで、EXCELシートのサンプルがあったので、ダウンロードさせていただいて、このシートのデータ入力欄に、VBAから生データを集計したパラメータ14個を代入して、
 計算はシートのEXCEL関数で計算した結果が結果欄にでてくるので、それをVBAで読み込むという、ずるいやり方で、楕円回帰プログラムとしました。流れとしては、生データの楕円=>中心移動=>軸の回転=>長辺短辺合わせで円にする処理です。

●pgmの動作検証
室内で回転させて校正したのと庭にでて回転させて校正させた値がずいぶん違ってました、近くに磁界があるといくらでも狂う原理なので、
できるだけ金属がないところのほうがいいのですが、いかんせん、スキー板自体が、エッジと金属板が豊富に使われてますので、磁界が発生している可能性があるので、スキー板そのものに取り付けて、回転校正してみました。
スキー板を回転台に載せてスマホを載せて、回転させます。

校正結果は、

 

●上記校正パラメータを実際のスキーの回転運動の補正値としてつかった結果
N-E間を90度往復運動させた場合
-10度~110度くらいの角度がでてきましたので補正Pgmとしては
できているのかなと思いますが、正確な精度は、横滑り角の検討で
考察してから必要な精度の対策をうっていきます。

●以後
 スマホIMUの磁気センサを使ったHeading方向測定とRTK2CHを使ったHeading測定を同時に行って、両者のばらつきを比較してみてみます。

 

 

 

コメントを残す

メールアドレスが公開されることはありません。 が付いている欄は必須項目です