Estimation of Vehicle Attitude, Acceleration, and Angular Velocity Using Convolutional Neural Network and Dual Extended Kalman Filter

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作者
Minseok Ok,Sungsuk Ok,Jahng Hyon Park
出处
期刊:Sensors [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:21 (4): 1282-1282 被引量:9
标识
DOI:10.3390/s21041282
摘要

The acceleration of a vehicle is important information in vehicle states. The vehicle acceleration is measured by an inertial measurement unit (IMU). However, gravity affects the IMU when there is a transition in vehicle attitude; thus, the IMU produces an incorrect signal output. Therefore, vehicle attitude information is essential for obtaining correct acceleration information. This paper proposes a convolutional neural network (CNN) for attitude estimation. Using sequential data of a vehicle’s chassis sensor signal, the roll and pitch angles of a vehicle can be estimated without using a high-cost sensor such as a global positioning system or a six-dimensional IMU. This paper also proposes a dual-extended Kalman filter (DEKF), which can accurately estimate acceleration/angular velocity based on the estimated roll/pitch information. The proposed method is validated by real-car experiment data and CarSim, a vehicle simulator. It accurately estimates the attitude estimation with limited sensors, and the exact acceleration/angular velocity is estimated considering the roll and pitch angle with de-noising effect. In addition, the DEKF can improve the modeling accuracy and can estimate the roll and pitch rates.
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