¿Cuáles son las limitaciones de los dispositivos sensores IMU?

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El casco de realidad virtual Oculus Rift DK2 utiliza una cámara IR junto con un acelerómetro / giroscopio / magnetómetro incorporado para un seguimiento preciso de la cabeza / movimiento. La versión anterior (DK1) usaba solo un dispositivo IMU y tenía un seguimiento de la cabeza menos preciso y sufría errores de deriva.

¿Por qué los dispositivos IMU actuales (acelerómetros, giroscopios, etc.) no pueden medir el movimiento con precisión? ¿Qué limitaciones existen con estos dispositivos y por qué? Entiendo que los giroscopios son precisos en escalas de tiempo cortas, pero tienen errores de deriva en tiempos más grandes y requieren un acelerómetro o magnetómetro para corregir esta deriva. Mientras que los acelerómetros son imprecisos durante cortos períodos de tiempo y requieren funciones de promediación para generar datos significativos.

Además, ¿sería posible utilizar múltiples dispositivos IMU en ubicaciones geométricas específicas para obtener datos de movimiento más precisos y rápidos? Con respecto al seguimiento de la cabeza, ¿qué otras soluciones están utilizando dispositivos IMU (siendo el factor clave en el diseño el menor retraso posible)?

    
pregunta Jos3ph

1 respuesta

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El problema es principalmente con los sensores mismos. Los dispositivos MEMS simplemente no tienen características de rendimiento excepcionalmente buenas. La electrónica de lectura es ruidosa y no tiene muy buen rango dinámico. La polarización también variará con el voltaje y la temperatura, manifestándose como un desplazamiento que resulta en una deriva. Es un intercambio clásico de ingeniería / economía. Los dispositivos son muy pequeños, de baja potencia y relativamente fáciles de producir en masa. Si desea un giro real, entonces necesita un giro mecánico de alta precisión, un giro de fibra óptica o un giroscopio de láser de anillo. Sin embargo, estos son dispositivos de alta precisión que requieren componentes de precisión costosos y una alineación y calibración que requieren mucho tiempo. También son bastante grandes y consumen mucha energía. Son perfectos para un avión comercial o militar, misil o cohete, pero fuera de eso son demasiado caros. (Sin mencionar que probablemente esté controlado por ITAR)

Realmente no hay forma de mejorar la precisión de una IMU aparte de usar mejores sensores de inercia, poner todo el shebang en un horno a temperatura constante y / o agregar datos de otros sensores no inerciales, como un magnetómetro o un sistema de captura de movimiento. Por supuesto, esto supone que ya está utilizando todos los sensores IMU estándar (3x giroscopio y acelerómetro 3x) con un buen algoritmo de fusión de sensores. Es probable que agregar una segunda IMU no ayude mucho, ya que es probable que se desvíen en la misma dirección que a la deriva en direcciones opuestas.

    
respondido por el alex.forencich

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