سامانه ناوبری اینرسی با تلفیق داده های GPS، IMU و قطب نمای دیجیتال به کمک فیلتر کالمن

تلفیق داده های واحد اندازه گیری اینرسی (IMU) با داده های سامانه های موقعیت یابی ماهواره ای مانند GPS توسط الگوریتم فیلتر کالمن باعث بهبود قابل ملاحظه در عملکرد سامانههای ناوبری اینرسی (INS) می شود. ماژول GPS موقعیت جغرافیایی و ماژول IMU شتاب خطی و سرعت زاویه ای را در هر لحظه تعیین میکند. با تبدیل خروجی ماژول IMU میتوان موقعیت محلی و جهت حرکت وسیله نقلیه را نیز استخراج نمود. در نهایت با ترکیب داده های GPS و IMU با فیلتر کالمن، موقعیت محلی و جهت قرارگیری دقیق وسیله نقلیه تعیین می گردد. در این پژوهش، از ماژول GPS مدل NEO-۶M، ماژول IMU مدل MPU۶۰۵۰ و ماژول قطب نما مدل CMPS۰۳ برای توسعه یک سامانه ناوبری اینرسی استفاده شد. وظیفه اخذ داده از ماژول های GPS و IMU و قطب نما و ترکیب داده های آنها و نمایش و ذخیره نتایج بر عهده برد میکروکنترلر آردوینو مدل MEGA۲۵۶۰ بود. برای برنامه-نویسی و پیادهسازی الگوریتم ترکیب داده ها و برنامه ریزی میکروکنترلر در محیط IDE آردوینو از یک لبتاپ استفاده شد. مطابق نتایج ارزیابی آزمایشگاهی، مقادیر زوایای بدست آمده از ژیروسکوپ در ابتدا بدون نویز و بدون آفست بودند، لیکن با گذشت زمان بدلیل خطاهای موجود در فرآیند انتگرالگیری، دچار انحراف از مقدار اولیه (دریفت) شدند. مقادیر زوایای پیچ و رول بدست آمده از داده های شتاب سنج دارای نویز و آفست بودند. استفاده از فیلتر کالمن باعث حذف نویزها و دریفت از مقادیر زوایای پیچ و رول گردید. همچنین ترکیب مقادیر زاویه قطب نمای دیجیتال با مقدار زاویه یاو بدست آمده از داده های ژیروسکوپ با فیلتر کالمن، منجر به حذف دریفت از مقادیر زاویه یاو شد

کلیدواژه ها:

تلفیق داده ها ، فیلتر کالمن ، قطب نمای دیجیتال ، GPS ، IMU.