VR kontrollera izstrāde un ieviešana uz žiroskopa, akselerometra un magnetometra bāzes

Abstract

Šajā darbā ir aplūkota problēma objekta orientācijas un pozīcijas noteikšanas telpā, izmantojot trīs sensorus: akselerometru, žiroskopu un magnetometru. Pētījuma galvenais mērķis ir izstrādāt risinājumu, kas spēj pēc iespējas precīzāk noteikt objekta orientāciju un pozīciju izmantojot lētus un pieejamus sensorus. Lai sasniegtu šo mērķi, tika izmantoti algoritmi, lai apvienotu trīs sensoru datus un kompensētu to nobīdes un dreifu. Lai uzlabotu mērījumu precizitāti, sensori tika kalibrēti, izmantojot īpašas matricas. Kā galvenais algoritms orentācijas aprēķināšanai tika izmantots Madgvika algoritms. Pozīcijas noteikšanai tika izmantota dubultās integrācijas paātrinājuma metode. Testu rezultāti parādīja, ka izstrādātais risinājums diezgan labi tiek galā ar objekta orientācijas un pozīcijas noteikšanu īsos laika intervālos un pie taisnvirziena kustībām. Tomēr sarežģītu trajektoriju, piemēram, viļņotu vai apļveida kustību gadījumā sistēma uzrāda tendenci strauji uzkrāt kļūdas. Darbs demonstrē, ka ir iespējams izveidot pieejamu ierīci objekta orientācijas un stāvokļa noteikšanai telpā, bet arī uzsver, ka ir nepieciešami turpmāki pētījumi, lai uzlabotu sistēmas precizitāti un uzticamību.

This research work deals with the problem of determining the orientation and position of an object in three-dimensional space using three sensors: an accelerometer, a gyroscope, and a magnetometer. The main objective of the research was to develop a solution capable of determining the orientation and position of an object as accurately as possible using inexpensive and thereby affordable sensors. To achieve this goal, algorithms were used which combined the data from the three sensors and compensated for their offsets and drift. To improve the accuracy of the measurements, the sensors were calibrated using special matrices. The Magdwik filter was used as the main algorithm to determine the orientation. The double integration acceleration method was used to calculate the position. Test results showed that the developed solution was reasonably successful with determining the object orientation and position in short time intervals and under the condition of only orthogonal motions. However, for complex trajectories, such as undulating or circular motions, the system tends to rapidly accumulate errors. The work demonstrates that it is possible to develop an affordable device for determining the orientation and position of an object in space, but also highlights the need for further research to improve the accuracy and reliability of the system.