Sensör Füzyonu Algoritmaları ile Açısal Konum Referans Sistemi Tasarımı

Bu makalede ataletsel sensörlerin işleyiş biçimi, modellenmesi ve bu sensörlerin çıktılarının sensör füzyonu ile birleştirilerek açısal konum referans sistemi tasarımı açıklanmıştır. Dış kaynaklardan bağımsız bir şekilde ölçüm yapabilen bu sensörler iç ortam navigasyon sistemlerinde de kullanılmaktadır. Bu tarz navigasyon uygulamalarından biri de yaya takip sistemleridir. Yaya takip sistemlerinde yürüyüşün doğasından kaynaklanan ivmelenme değerlerinin integralleri alınarak hız ve konum değerlerine ulaşılmak suretiyle hesabi bir seyrüsefer uygulaması yapılır. Makalede tasarlanan açısal konum referans sistemi yürüyen bir kişinin ayağına monte edilerek iç ortam navigasyon sistemi üzerinde çalışılmış ve sensörlerden kaynaklanan hatalar önerilen filtre algoritması ile en aza indirgenmeye çalışılmıştır. Çalışma sonunda filtre gerçeklenmiş ve sensörlerden kaynaklanan konumsal kaymanın giderildiği gözlemlenmiştir.

Anahtar Kelimeler:

Açısal Referans Sistemi, Ataletsel Seyrüsefer, Sensör Füzyonu, Konum Tahmini, AHRS

PDF

___

[1] M. Leccadito, “A Kalman Filter Based Attitude Heading Reference System Using a Low Cost Inertial Measurement,” Virginia Commonwealth University, Virginia, 2013.
[2] Y.C. Lai, S.S Jan , “Development of a Low-Cost Attitude and Heading Reference System Using a Three-Axis Rotating Platform,” Sensors, 10, 2472-2491; March. 2010.
[3] R. Mahony et al., “Complementary filter design on the special orthogonal group,” in 44th IEEE Conference on Decision and Control, and the European Control Conference, 2005
[4] J. A. Farrel, AIDED NAVIGATION GPS with High Rate Sensors, Mc Graw-Hill Book Co, 2008. New York.
[5] S.O.H. Madgwick et al., “Estimation of IMU and MARG orientation using a gradient descent algorithm,” in 2011 IEEE International Conference on Rehabilitation Robotics Rehab Week Zurich, 2005
[6] J. Borenstein, L. Ojed , “Heuristic Drift Elimination for Personnel Tracking Systems” THE JOURNAL OF NAVIGATION, 63, 591–606; 2010.
[7] EuclideanSpace, “Math-Quaternions,” 2019. [Online]. Available: http://www.euclideanspace.com/maths/ algebra/realNormedAlgebra/quaternions/ [Accessed: 28-Apr-2019].