افزایش دقت در سیستم‌های ناوبری اینرسی متصل به بدنه متشکل از حسگرهای MEMS

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه آموزشی مهندسی قدرت و کنترل، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان، ایران

2 دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته

چکیده

امروزه سیستم ناوبری اینرسی (INS) به صورت تلفیق شده با سیستم‌های کمک‌ناوبری به منظور افزایش دقت استفاده می‌شود. با این وجود در برخی از کاربردها امکان استفاده از روش‌های تلفیقی وجود ندارد و یا در صورت قطع دسترسی به سیستم کمک ناوبری، INS بایستی بتواند تا زمان دسترسی مجدد، به صورت مستقل به کارکرد صحیح خود ادامه دهد. بنابراین بایستی بتوان دقت INS را تا حد امکان افزایش داد. تعدادی از مهم‌ترین عوامل کاهش دقت ناوبری اینرسی عبارتند از: نویز اندازه‌گیری، خطای حسگرهای اینرسی، ناهمراستایی و خطای نصب حسگرها بر روی بدنه وسیله متحرک. در این مقاله روش‌هایی برای جبران‌سازی این عوامل و افزایش دقت سیستم‌های ناوبری اینرسی متصل به بدنه متشکل از حسگرهای MEMS ارائه شده است. ابتدا تأثیر حذف نویز بر دقت ناوبری به صورت عملی بررسی شده است. سپس روشی برای کالیبراسیون شتاب‌سنج‌ها و ژایروسکوپ‌های MEMS ارائه شده است و همچنین جبرانسازی خطای نصب و ناهمراستایی حسگرها با محورهای مختصات دستگاه بدنه بررسی شده است. صحت عملکرد سیستم طراحی شده در آزمون‌های عملی ارزیابی و گزارش شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Enhancing the accuracy of strapdown inertial navigation systems consisting of MEMS sensors

نویسندگان [English]

  • Mohammad Ali Bagherzadeh 1
  • Hojjatullah Moradi Shahrebabaki 2
1 Electrical and Computer Engineering Department, Graduate university of advanced technology, Kerman, Iran.
2 Graduate University of Advanced Technology
چکیده [English]

Nowadays, aided Inertial Navigation System (INS) is implemented to increase accuracy of navigation. However, in some cases, it is not possible to use integrated methods, or if the link to the navigational aiding system is lost, INS should be able to operate standalone with the required accuracy, until the link is accessible again. Therefore, the accuracy of INS should be enhanced to the highest extent. Some of the most significant factors in reducing the accuracy of INS are: measurement noise, inertial sensors error, misalignment, and sensor installation error on the body of vehicle. In this article, methods of compensating these factors are presented to increase the accuracy of strapdown inertial navigation systems consisting of MEMS sensors. First, the effect of noise cancelation on accuracy of INS has been studied in practice. Then, a method is presented for calibration of MEMS accelerometers and gyroscopes. In addition, compensation of installation error and sensor misalignment with body-frame coordinate is studied. Efficiency of the compensating methods has been evaluated and reported in practical implementations.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Inertial navigation
  • MEMS inertial sensors
  • noise cancellation
  • Calibration
  • misalignment