基于模糊逻辑的两步卡尔曼滤波器设计

金 梅， 张志福， 金 菊， 于国辉， 李文超

（1.燕山大学河北省测试计量技术与仪器重点实验室，河北秦皇岛 066004；

2.河北工业大学土木工程学院，天津 300401； 3.秦皇岛视听机械研究所，河北秦皇岛 066000）

基于模糊逻辑的两步卡尔曼滤波器设计

金 梅1， 张志福1， 金 菊2， 于国辉3， 李文超1

（1.燕山大学河北省测试计量技术与仪器重点实验室，河北秦皇岛 066004；

2.河北工业大学土木工程学院，天津 300401； 3.秦皇岛视听机械研究所，河北秦皇岛 066000）

在对惯性运动跟踪系统的建模分析中，常采用基于计算机的集中式卡尔曼滤波算法进行数据处理。由于该方法存在算法复杂，处理数据速度慢等问题，难以在嵌入式系统中实现高速运动跟踪，提出一种基于模糊逻辑的自适应两步卡尔曼滤波算法。该方法根据人体不同的运动状态调整卡尔曼滤波器，实验结果证明所提的方法能够更好地估计各个传感器的测量精度，减少了运算量，并在一定程度上提高了滤波器的容错性能。

计量学；惯性运动跟踪系统；模糊逻辑；两步卡尔曼滤波

1 引 言

运动跟踪技术可以实时地测量人体各个关键部位的运动状态信息，为步态识别、影视制作和机器手臂交互控制等应用提供关键数据［1，2］。目前惯性运动跟踪系统主要使用惯性微机电传感器和磁力计实现角度估计，典型的组成结构是三轴陀螺仪、三轴加速度计和三轴磁力计的九自由度测量系统。因为微机电陀螺仪存在明显的固有偏差和噪声误差，因此姿态角的误差会时间而不断增长。……