طراحی و پیاده سازی یک الگوریتم تعیین توجیه (AHRS) مستقل بر مبنای حسگرهای میکروالکترومکانیکی برای شرایط دینامیک بالا در سامانه های ناوبری

در سامانه های ناوبری اینرسی، تعیین زوایای توجیه سطوح دوار با انتگرال گیری از مشاهدات ژیروسکوپ ها انجام می گیرد. ژیروسکوپ های مکانیکی که به شکل سنتی برای این منظور مورداستفاده قرار می گیرند، قیمت، ابعاد و وزن بسیار زیادی دارند که این موضوع، استفاده از آن ها را محدود می کند. با پیدایش حسگرهای میکروالکترومکانیکی (MEMS)، این محدودیت ها به شکل قابل توجهی کاهش یافته است، امروزه این حسگرها در اغلب تلفن های همراه هوشمند وجود دارد. بااین حال، این حسگرها دقت بسیار کمتری از انواع مکانیکی دارند. به خصوص ژیروسکوپ های MEMS خطای تجمعی بزرگی دارند که باعث می شود، خطای زوایای توجیه به شکل جمع شونده در طول زمان افزایش یابد و پس از مدتی غیرقابل استفاده شود. برای حل این مشکل، از مشاهدات شتاب سنج ها برای محاسبه زوایای تراز (رول و پیچ) و از مغناطیس سنج ها برای محاسبه زاویه آزیموت (یاو) استفاده می شود. اما در این روش، دقت سیستم تحت تاثیر شتاب های خارجی و اغتشاشات مغناطیسی دچار اختلال می شود. در این پژوهش، به معرفی یک فیلتر مکمل پرداخته خواهد شد که با تلفیق دو روش مزبور، یک جواب بهینه با دقت کوتاه مدت و بلندمدت مناسب فراهم می کند. نتایج آزمایش های میدانی انجام شده به­وسیله حسگرهای MEMS یک تلفن همراه هوشمند نشان می دهند که حتی در حرکاتی با تغییرات دینامیکی بسیار بالا و طولانی، دقت زوایای تراز حدود ۲ درجه، و زاویه آزیموت حدود ۴ درجه خواهد بود که نسبت به روش های قدیمی، بسیار بهتر و پایدارتر است.

کلیدواژه ها:

حسگرهای اینرشیال (IMU) ، سیستم های میکرو الکترو مکانیکی (MEMS) ، سیستم های ناوبری اینرشیال (INS) ، سیستم های تعیین توجیه (AHRS) ، فیلتر مکمل (Complementary Filter)