Rezumat teza - Facultatea de Electronica, Telecomunicatii si ...

More documents

Recommendations

Info

6 3.1. Not¸iuni teoretice numele de “carouseling”. În cele ce urmează este propusă o metodă în care axa de senzitivitate a senzorului giroscopic este în permanent¸ă paralelă cu planul orizontal. Am optat pentru această abordare din două considerente: • în primul rând, utilizatorul este interesat de direct¸ia pe orizontală a Nordului; în acest fel, t¸inând senzorul aliniat cu planul orizontal, vom avea nevoie doar de o singură axă de rotat¸ie (complexitatea mecanică a dispozitivului este redusă). • în al doilea rând, planul orizontal este perpendicular pe vectorul gravitat¸ional, ducând la eliminarea acestui efect din semnalul giroscopic. Pe de altă parte, valoarea teoretică a VRP ce poate fi detectată de un senzor giroscopic cu axa de senzitivitate paralelă cu planul orizontal este dependentă de latitudinea la care se desfă¸soară măsurătorile. Pentru cazul de fat¸ă, măsurătorile au fost realizate în Tampere, la latitudinea de 61, 449 ◦ N. Prin urmare, doar jumătate din valoarea teoretică a VRP poate fi detectată la această latitudine. Defazajul din semnalul giroscopic s-a eliminat prin rotirea mecanică a senzorului (această metodă mai este cunoscută ¸si sub numele de busolă giroscopică în două puncte [17]), iar direct¸ia Nordului geografic a fost estimată utilizând un FKE. 3.1 Not¸iuni teoretice Conform standardului World Geodetic System (1984) (WGS84), valoarea teoretică a VRP este de Ωe = 7292115 × 10 −11 rad/sec ≈ 4, 178 × 10 −3 ◦ /sec [18]. Întrucât domeniul de măsurare a senzorului giroscopic utilizat este cuprins între ±100 ◦ /sec, este clar că pentru a putea măsura semnale precum VRP este necesară o analiză atentă a erorilor ce afectează semnalul giroscopic. Erorile datorate factorului de scală (cuprinse între 1 . . . 2 %) nu au o influent¸ă pronunt¸ată asupra semnalelor de valori atât de mici, iar efectele temperaturii sunt diminuate prin ment¸inerea senzorului la o temperatură constantă ¸si prin permiterea acestuia să atingă o temperatură de funct¸ionare stabilă înaintea fiecărei măsurători. În continuare ne vom concentra asupra celor mai semnificative erori, ¸si anume: varit¸ia aleatoare a vitezei unghiulare, instabili- tatea deplasării semnalului giroscopic ¸si dependent¸a dintre deplasarea semnalului giroscopic ¸si variat¸iile termice. Primele două surse de erori au fost analizate în Sect¸iunea 2.1. 3.1.1 Modelarea semnalului giroscopic Scopul acestui studiu constă în utilizarea unui singur senzor giroscopic (aliniat paralel cu planul orizontal) pentru măsurarea VRP ¸si, implicit, pentru determinarea direct¸iei Nor- dului geografic. Modelul matematic al semnalului de la ie¸sirea senzorului giroscopic (viteza unghiulară) este dat prin următoarele relat¸ii: ω + (ϕ, ψ) = Ωe cos ϕ cos ψ + b (3.1) ω − (ϕ, ψ) = −Ωe cos ϕ cos ψ + b, (3.2)
3.1. Not¸iuni teoretice 7 unde b reprezintă deplasarea semnalului giroscopic, iar ϕ latitudinea la care s-au realizat măsurătorile. VRP ce poate fi măsurată depinde de latitudine (datorită alinierii pe orizon- tală a axei de senzitivitate a senzorului giroscopic) ¸si de unghiul ψ dintre axa de senzitivitate ¸si direct¸ia Nordului. De exemplu, când axa de senzitivitate este paralelă cu direct¸ia Est–Vest (ψ = ±90 ◦ ), VRP nu este detectată. Este remarcat faptul că axa de senzitivitate a senzorului giroscopic este perpendiculară pe vectorul gravitat¸ional, eliminând în acest fel efectul gravitat¸iei asupra datelor măsurate. Această solut¸ie simplă este foarte utilă mai ales dacă impactul fort¸ei gravitat¸ionale asupra semnalului giroscopic poate fi însemnat [15]. Modelul (3.2) s-a obt¸inut prin rotirea montajului experimental cu 180 ◦ ¸si cunoscând egalitatea cos(ψ + 180 ◦ ) = − cos(ψ). Motivat¸ia acestei rotat¸ii constă în eliminarea deplasării din semnalul giroscopic. Pentru fiecare orientare ψ, magnitudinea VRP poate fi estimată din relat¸iile (3.1) ¸si (3.2), după cum urmează: ∆ω(ϕ, ψ) = ω+ (ϕ, ψ) − ω − (ϕ, ψ) 2 = Ωe cos ϕ cos ψ + δb, (3.3) unde termenul δb a fost introdus pentru a indica posibilele modificări ale deplasării semnalului giroscopic; mai ales că cele două măsurători, (3.1) ¸si (3.2), nu pot fi realizate simultan, motiv pentru care deplasarea semnalului giroscopic b poate avea mici variat¸ii de la o măsurătoare la alta. După cum s-a discutat în Sect¸iunea 2.1, procesul de formare a zgomotului în senzorul giroscopic este complicat. Are o componentă 1/f, iar cealaltă parte este necorelată (albă). Cu toate acestea, modelarea componentei 1/f zgomot este dificilă ¸si poate conduce la modele de stare complexe de ordin fract¸ional [19]. Prin urmare, zgomotul a fost aproximat printr-o combinat¸ie între zgomotul alb gaussian ¸si pasul aleator succesiv. Acesta este modelat prin parametrul necunoscut δb. 3.1.2 Estimarea vitezei de rotat¸ie a Pământului Pentru măsurarea VRP, axa de senzitivitate a senzorului giroscopic este rotită spre Nord imediat ce deplasarea semnalului a fost estimată. În această fază, semnalul de la ie¸sirea senzorului giroscopic cont¸ine acum atât VRP, cât ¸si zgomot. Relat¸ia (2.1) poate fi utilizată pentru estimarea variat¸iei zgomotului dacă timpul de mediere este setat să fie egal cu faza deplasării semnalului giroscopic. Necesitatea rotirii senzorului giroscopic devine evidentă dacă vom construi modelul stochastic al zgomotului giroscopic. În primul rând, vom presupune că deplasarea din semnalul giroscopic este constantă, dar necunoscută. Ecuat¸ia de observat¸ie este: zt = b + cos αtω + εt, (3.4) unde b este deplasarea semnalului giroscopic, αt este unghiul de rotat¸ie fat¸ă de direct¸ia Nordului (măsurat în radiani), ω este magnitudinea pe orizontală a VRP, iar εt este zgomotul necorelat
Page 1 and 2: Investe}te în oameni! FONDUL SOCIA
Page 3 and 4: 1. Introducere 1 1 Introducere Pe p
Page 5 and 6: 2.1. Variant¸a Allan 3 la introduc
Page 7: 3. Alinierea sistemelor inert¸iale
Page 11 and 12: 3.2. Prezentarea montajului experim
Page 13 and 14: 3.3. Rezultate experimentale 11 SCC
Page 15 and 16: 3.3. Rezultate experimentale 13 Vit
Page 17 and 18: 3.4. Concluzii 15 această direct¸
Page 19 and 20: 4.1. Algoritmul Pedestrian Dead Rec
Page 21 and 22: 4.2. Rezultate experimentale 19 1.
Page 23 and 24: 4.2. Rezultate experimentale 21 Acc
Page 25 and 26: 4.2. Rezultate experimentale 23 Tab
Page 27 and 28: 4.2. Rezultate experimentale 25 Dis
Page 29 and 30: 4.2. Rezultate experimentale 27 sta
Page 31 and 32: 4.3. Concluzii 29 unde P reprezint
Page 33 and 34: 5.2. Descrierea sistemului hibrid d
Page 35 and 36: 5.3. Rezultate experimentale 33 Dis
Page 37 and 38: 6. Concluzii ¸si dezvoltări ulter
Page 39 and 40: BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ 37 [14] R.
Page 41 and 42: Lista de publicat¸ii [1] I. Ciasca

Rezumat teza - Facultatea de Electronica, Telecomunicatii si ...

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?