Till innehåll på sidan

Inertial Sensor Arrays

Sensor Fusion and Calibration

Tid: To 2022-04-21 kl 13.00

Plats: F3, Lindstedtsvägen 26 & 28, Stockholm

Språk: Engelska

Ämnesområde: Elektro- och systemteknik

Respondent: Håkan Carlsson , Teknisk informationsvetenskap

Opponent: Professor Thomas Seel, Friedrich-Alexander Universität, Germany

Handledare: Professor Joakim Jaldén, Teknisk informationsvetenskap

Exportera till kalender

QC 20220331

Abstract

Rörelseestimering med hjälp av tröghetssensorer används idag i ett brett spektrum av tillämpningar, från flygplansnavigering till uppblåsbara cykelhjälmar. Den noggrannhet med vilken rörelsen kan estimeras med hjälp av tröghetssensorer beror på hur stora mätfelen är. Ett tillvägagångssätt för att minska mätfelen hos tröghetssensorernas är att använda fler sensorer än vad som är nödvändigt för rörelseestimering. Genom att medelvärdesbilda mätningarna från en redundant mängd sensorer kan påverkan av oberoende fel minskas. Men genom att placera flera tröghetssensorer på en stel kropp, går det att extrahera mer information om rörelsen än vad som kan erhållas från medelvärdesbildningen. Till exempel, acceleration i olika punkter på en stel kropp beror på hur kroppen roterar. Denna avhandling undersöker metoder för hur man väger mätningarna från flera tröghetssensor monterade på en stel kropp och hur systematiska mätfel som finns i sensorerna kan uppskattas och kalibreras.

En array av flera tröghetssensorer innehåller multipla accelerometrar och multipla gyroskop. I många tillämpningar för rörelseestimering är det vanligt att uppskatta vinkelhastigheten från gyroskopens mätningar och sedan integrera vinkelhastigheten till en orientering. Men vinkelhastigheten kan också skattas från flera accelerometrar. Denna avhandling föreslår olika modeller för hur man ska väga samman mätningarna från flera accelerometrar och gyroskop för mer exakt orienteringsuppskattning. Genom att öka noggrannheten i orienterings skattning kan det integrerade felet i positions- och hastighetsuppskattningarna minskas.

Prestandan hos olika fusionsalgoritmerna för flera tröghetssensorer beror på hur stora de systematiska mätfelen är. Mängden rotationsinformation från flera accelerometrar beror på hur väl positionerna för accelerometrarna är kända. Andra kalibreringsparametrar i en array av flera tröghetssensorer är sensorbias. Dessa kalibreringsparametrar uppskattas vid konventionell kalibrering genom att utsätta tröghetssensorerna för en känd referensrörelse. Men att skapa en sådan referensrörelse kräver extern utrustning som kanske inte är tillgänglig för slutanvändaren. Därför föreslår denna avhandling metoder för att gemensamt uppskatta rörelsen och sensorparametrarna, och därmed utelämna behovet av extern kalibreringsutrustning.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-310431