Основная функция промышленного IMU в навигационной платформе, прикрепленной к обуви, заключается в снижении дрейфа положения во время автономной навигации. Предоставляя высокочастотные, малошумящие необработанные данные — в частности, угловую скорость и ускорение — он позволяет эффективно применять алгоритм Zero Velocity Update (ZUPT). Это позволяет системе поддерживать точное горизонтальное позиционирование с помощью счисления пути, даже когда внешние сигналы, такие как GPS, полностью недоступны.
Основная ценность промышленного IMU заключается в его низкой стабильности смещения. Эта точность является математической основой, необходимой для различения истинного движения от шума датчика, что позволяет системе "сбрасывать" ошибки скорости каждый раз, когда нога касается земли.
Роль качества данных в счислении пути
Точность во время фазы переноса
Для расчета положения без GPS система полагается на счисление пути. Это включает интегрирование измерений ускорения и угловой скорости во времени.
Промышленный IMU обеспечивает низкий уровень шума, необходимый во время "фазы переноса" цикла ходьбы. Это гарантирует, что необработанные данные, подаваемые в навигационные алгоритмы, отражают фактическое движение ноги, а не артефакты датчика.
Минимизация дрейфа скорости
В датчиках более низкого качества небольшие ошибки в данных ускорения быстро накапливаются при интегрировании в скорость. Это приводит к "дрейфу", когда система считает, что пользователь движется, когда это не так, или движется быстрее, чем на самом деле.
Высокая точность промышленного устройства обеспечивает низкую стабильность смещения. Это сохраняет начальные погрешности в узких пределах, значительно замедляя скорость, с которой рассчитанная траектория отклоняется от фактического пути.
Обеспечение Zero Velocity Update (ZUPT)
Использование фазы опоры
Критическим преимуществом систем, прикрепленных к обуви, является "фаза опоры" — доля секунды, когда нога стоит на земле. В этот момент фактическая скорость ноги равна нулю.
Алгоритм ZUPT обнаруживает этот момент покоя. Промышленный IMU достаточно чувствителен, чтобы улавливать эти характеристики нулевой скорости среди шума ходьбы.
Коррекция ошибок в реальном времени
Как только система обнаруживает фазу опоры, ZUPT сравнивает рассчитанную скорость (которая содержит ошибки) с известной физической скоростью (нулевой).
Затем система выполняет коррекцию в реальном времени, вычитая накопленную ошибку. Это эффективно "сбрасывает" дрейф с каждым шагом, предотвращая отклонение траектории позиционирования с течением времени.
Ключевые факторы реализации и компромиссы
Важность размещения датчика
Возможностей оборудования недостаточно; размещение также имеет решающее значение. IMU лучше всего размещать в центре верхней части обуви.
Это положение позволяет точно улавливать пики вертикального ускорения, особенно в момент касания пяткой. Это обеспечивает точную сегментацию цикла походки, позволяя алгоритму правильно определять, когда применять ZUPT.
Баланс между чувствительностью и шумом
Хотя высокая чувствительность позволяет обнаруживать тонкие силы реакции опоры, она также может повысить восприимчивость к вибрации.
Промышленные датчики разработаны для балансировки этого компромисса. Однако интеграторы должны обеспечить жесткость механического крепления, чтобы предотвратить микроперемещения самого датчика, которые могли бы исказить высокочастотные необработанные данные.
Сделайте правильный выбор для вашей цели
Выбор правильной спецификации IMU зависит от конкретной рабочей среды вашей навигационной платформы.
- Если ваш основной фокус — автономная навигация (без GPS): Приоритезируйте IMU с наименьшей возможной стабильностью смещения, чтобы максимизировать эффективность ZUPT и минимизировать горизонтальный дрейф.
- Если ваш основной фокус — анализ походки: Убедитесь, что IMU установлен на верхней части обуви, чтобы точно улавливать пики касания пяткой и изменения ускорения по трем осям.
Успех в навигации, прикрепленной к обуви, зависит не только от алгоритма, но и от качества необработанных физических данных, подаваемых в него.
Сводная таблица:
| Функция | Роль промышленного IMU | Влияние на навигацию |
|---|---|---|
| Частота данных | Высокочастотный захват необработанных данных | Точная сегментация цикла походки |
| Стабильность смещения | Крайне низкий дрейф смещения | Минимизирует накопленную ошибку во время счисления пути |
| Уровень шума | Низкошумящее ускорение/угловая скорость | Высокоточное отслеживание движения во время фазы переноса |
| Совместимость с ZUPT | Высокая чувствительность к состояниям нулевой скорости | Обеспечивает коррекцию ошибок скорости в реальном времени |
| Долговечность | Ударопрочный для механических воздействий | Надежная работа при повторяющихся ударах пяткой |
Улучшите свою обувную технологию с 3515
Являясь ведущим крупномасштабным производителем, обслуживающим мировых дистрибьюторов и владельцев брендов, 3515 специализируется на интеграции расширенных функций в профессиональную обувь. Наши производственные мощности охватывают нашу флагманскую серию защитной обуви, тактические ботинки и обувь для активного отдыха, гарантируя, что мы удовлетворяем строгим требованиям ваших оптовых заказов.
Независимо от того, разрабатываете ли вы навигационные платформы, независимые от GPS, для служб быстрого реагирования или высокопроизводительное тактическое снаряжение, наша команда готова предоставить вам производственное превосходство и техническую поддержку, которые вам нужны. Сотрудничайте с нами, чтобы привнести передовые навигационные и защитные функции в вашу линейку обуви.
Свяжитесь с нашими экспертами сегодня
Ссылки
- Chi-Shih Jao, Andrei M. Shkel. Augmented UWB-ZUPT-SLAM Utilizing Multisensor Fusion. DOI: 10.1109/jispin.2023.3324279
Эта статья также основана на технической информации из 3515 База знаний .
Связанные товары
Люди также спрашивают
- Как IoT и большие данные улучшают устойчивость цепочки поставок обуви? Создание гибкой производственной сети на основе данных
- Каковы преимущества использования инфракрасного спектрометра с приставкой DTIR? Неразрушающий анализ тканей
- Как высокоточные цифровые системы раскроя способствуют "зеленой" трансформации? Достижение целей нулевых отходов
- Почему необходимо использовать микроконтроллер со встроенным DSP для носимого мониторинга осанки? Повышение эффективности
- Какова цель сравнения режимов Bare и Passive? Оптимизация производительности и прозрачности экзоскелета
- Каковы биомеханические преимущества подошвы обуви с плантоградной структурой? Обеспечьте превосходную ротационную стабильность
- Каковы преимущества использования нитриловых перчаток для фосфорорганических пестицидов? Максимальная химическая безопасность и защита
- Как интеллектуальные медицинские инструменты способствуют разнообразию данных в экосистеме интегрированной в здоровье обуви?
