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Arduino

Arduinoは、AVRマイコン、単純なI/O(入出力)ポートを備えた基板、C言語を元としたArduinoのプログラム言語と、それを実装した統合開発環境から構成されたシステムです。

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Arduinoは、AVRマイコン、単純なI/O(入出力)ポートを備えた基板、C言語を元としたArduinoのプログラム言語と、それを実装した統合開発環境から構成されたシステムです。

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投稿2022/05/23 10:25

編集2022/05/26 17:46

現在手元にLSM9DS1のセンサがあり、そちらは9軸センサとなっており、加速度、ジャイロ、磁力が計測できます。そちらを使って、GPSを使わずに移動した軌跡をマップに表示したいと考えています。
そこで色々調べていくうちにわからなくなってしまい、お聞きしたいと思いました。

ソース→http://www.lodging.co.jp/multi-003.pdf

取れるデータは

x y z 加速度 -0.04. 0.05. 1.00 ジャイロスコープ 0.79. 0.49. 0.79 磁力計 3.88 20.43 -73.03

このようなデータで0.1秒ほどの感覚以上の速さで取得が可能です。

また、上記のデータでは精度が悪く、机に放置しているのに値が変動しています。ということでArduinoのライブラリである、MadgwickFilterを使用してみました。そこで出てきたのが、ロール、ピッチ、ヨーです。

しかし実際使ってみるといまいちよくわからない値しか取れず、困っています。センサを移動させたり、回転させたりしても値は変わらなかったです。

コードは以下

#include <Arduino_LSM9DS1.h> #include <MadgwickAHRS.h> Madgwick MadgwickFilter; float ROLL, PITCH, YAW; void setup() { Serial.begin(9600); while (!Serial); Serial.println("\nStarted\n"); if (!IMU.begin()) { Serial.println("Failed to initialize IMU!"); while (1); } Serial.print("Accelerometer sample rate = "); Serial.print(IMU.accelerationSampleRate()); Serial.println("Hz Acceleration in G's X\tY\tZ"); Serial.print("Gyroscope sample rate = "); Serial.print(IMU.gyroscopeSampleRate()); Serial.println("Hz Gyroscope in degrees/second X\tY\tZ"); Serial.print("Magnetic field sample rate = "); Serial.print(IMU.magneticFieldSampleRate()); Serial.println("uT Magnetic Field in uT X\tY\tZ"); MadgwickFilter.begin(100); //100Hz } void loop() { //float xa, ya, za, xg, yg, zg,xm, ym, zm; float gx, gy, gz, ax, ay, az, mx, my, mz; IMU.readAcceleration(ax, ay, az); IMU.readGyroscope(gx, gy, gz); IMU.readMagneticField(mz, my, mz); MadgwickFilter.update(gx, gy, gz, ax, ay, az, mx, my, mz); Serial.println(""); ROLL = MadgwickFilter.getRoll(); PITCH = MadgwickFilter.getPitch(); YAW = MadgwickFilter.getYaw(); Serial.print(ROLL); Serial.print(","); Serial.print(PITCH); Serial.print(","); Serial.print(YAW); Serial.print("\n"); delay(200); /* if (IMU.accelerationAvailable()) { IMU.readAcceleration(xa, ya, za); Serial.println("加速度       "+String(xa)+'\t'+String(ya)+'\t'+String(za)); } if (IMU.gyroscopeAvailable()) { IMU.readGyroscope(xg, yg, zg); Serial.println("ジャイロスコープ  "+String(xg)+'\t'+String(yg)+'\t'+String(zg)); } if (IMU.magneticFieldAvailable()) { IMU.readMagneticField(xm, ym, zm); Serial.println("磁力計       "+String(xm)+'\t'+String(ym)+'\t'+String(zm)); } delay(2000); */ }

上記のコードで取れる値は下の通りです。

20:30:44.091 -> 7.73,-2.47,181.69 20:30:44.305 -> 20:30:44.305 -> 7.83,-2.49,181.74 20:30:44.518 -> 20:30:44.518 -> 7.93,-2.51,181.80 20:30:44.697 -> 20:30:44.697 -> 8.03,-2.53,181.85 20:30:44.911 -> 20:30:44.911 -> 8.14,-2.55,181.90 20:30:45.126 -> 20:30:45.126 -> 8.24,-2.57,181.95 20:30:45.309 -> 20:30:45.309 -> 8.34,-2.59,182.00 20:30:45.523 -> 20:30:45.523 -> 8.44,-2.61,182.05 20:30:45.739 -> 20:30:45.739 -> 8.54,-2.63,182.11 20:30:45.919 -> 20:30:45.919 -> 8.64,-2.65,182.16 20:30:46.130 -> 20:30:46.130 -> 8.74,-2.68,182.21 20:30:46.348 -> 20:30:46.348 -> 8.85,-2.70,182.26 20:30:46.523 -> 20:30:46.523 -> 8.95,-2.72,182.31 20:30:46.738 -> 20:30:46.738 -> 9.05,-2.74,182.37

聞きたいことは以下になります。

1, 上記のデータだけで自己位置推定は本当に可能でしょうか?
2, もしできるとしたらピッチ、ロール、ヨーは必要でしょうか?(9軸のセンサだけで実装可能?)
3, 実装の手順、方法を教えていただけると助かります。
4, 加速度から二回積分でほんとに移動距離(変位)は求められるのでしょうか。また、そのやり方について教えていただけると助かります。
5, マップ面に移動した軌跡をプロットする場合、2Dのプロットでいいのでz軸の移動は無視できる?と考えています。いかがしょうか。
6, 上記のロール、ピッチ、ヨーのデータを取得している際、センサは全く動かしていません。なのにも関わらず、値が変動してしまっています。逆に、動かした際にほぼ値が変わりません。

質問の量が多くなってしまい、申し訳ございません。
数学や、物理の知識が乏しく、根本的なことが理解できていないと考えています。
ご教授いただけると大変助かります。

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y_waiwai

2022/05/23 10:43

> 1, 上記のデータだけで自己位置推定は本当に可能でしょうか? ってより、それが可能だとするソースを提示しよう
AGLAAGLA

2022/05/23 11:00

修正しました。

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