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Estimation of vertical position is critical in applications of sports science and fall detection and also controls of unmanned aerial vehicles and motor boats. Due to low accuracy of GPS(global positioning system) in the vertical direction, the integration of IMU(inertial measurement unit) with the GPS is not suitable for the vertical position estimation. This paper investigates an IMU-barometer integration for estimation of vertical position (as well as vertical velocity). In particular, a new two-step Kalman/complementary filter is proposed for accurate and efficient estimation using 6-axis IMU and barometer signals. The two-step filter is composed of (i) a Kalman filter that estimates vertical acceleration via tilt orientation of the sensor using the IMU signals and (ii) a complementary filter that estimates vertical position using the barometer signal and the vertical acceleration from the first step. The estimation performance was evaluated against a reference optical motion capture system. In the experimental results, the averaged estimation error of the proposed method was 19.7cm while that of the raw barometer signal was 43.4cm.
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P. Gąsior / 2014 / Recent Advances in Automation, Robotics and Measuring Techniques, Vol. 267 / Springer International Publishing :377~385
S. Zihajehzadeh / 2015 / Integration of MEMS inertial and pressure sensors for vertical trajectory determination / IEEE Trans. Instrum. Meas 64(3):804~814
O. Švábenský / 2006 / On GPS heighting in local networks / Acta Geodyn. Geomater 3(143):39~43
Y. B. Son / 2015 / A barometer-IMU fusion method for vertical velocity and height estimation / IEEE Proc. of Sensors :1~4
A. M. Sabatini / 2014 / A sensor fusion method for tracking vertical velocity and height based on inertial and barometric altimeter measurements / Sensors 14(8):13324~13347
S. Zihajehzadeh / 2015 / Integration of MEMS inertial and pressure sensors for vertical trajectory determination / IEEE Trans. Instrum. Meas 64(3):804~814
O. Švábenský / 2006 / On GPS heighting in local networks / Acta Geodyn. Geomater 3(143):39~43
Y. B. Son / 2015 / A barometer-IMU fusion method for vertical velocity and height estimation / IEEE Proc. of Sensors :1~4
A. M. Sabatini / 2014 / A sensor fusion method for tracking vertical velocity and height based on inertial and barometric altimeter measurements / Sensors 14(8):13324~13347
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