徐丹旸， 宋 潇

(河南科技大学，河南 洛阳 471000)

0 引言

基于视觉和惯性数据融合的姿态确定方法已成功应用于无人地面车辆(UGV)、头部运动跟踪、姿态跟踪等领域[1-2]，其设计均考虑了单传感器的特点。视觉传感器没有累积误差，测量稳定性高，但存在视线和环境光干扰问题[3]；惯性传感器具有重量轻、适合快速运动跟踪的特点，但由于存在严重的漂移问题而缺乏长期稳定性[4]。因此，通常采用视觉和惯性传感器融合技术来克服单一传感器固有的缺点。

目前的视觉/惯性组合系统多为相机与单惯性传感器的组合[5-8]。当目标物在一个运动的基座上做相对运动时，其相对于运动基座的运动与基座本身的运动耦合在一起，无法通过单一陀螺仪有效地分离开来，所以，单惯性传感器无法满足动基座上相对姿态测量的要求[9]。本文介绍并搭建了基于视觉和双陀螺仪的姿态测量系统。在该系统中，惯性测量由两个陀螺仪共同完成：其中一个陀螺仪与运动基座固连，作为辅陀螺仪，用以测量运动基座的角速度；另外一个陀螺仪与目标物固连，作为主陀螺仪，用以测量运动基座和主陀螺仪的耦合角速度。通过对两个陀螺仪的角速度进行差分计算，可以从主陀螺仪数据中剔除运动基座的干扰角速度。在融合视觉测量与惯性测量之前，各个器件的输出系统统一变换到参考系下进行，涉及多个坐标系的转换。为此，本文给出了系统中坐标系归一化方案。……