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dc.contributor.advisorSilva, André Luís da
dc.creatorSacco, Renan Rathis
dc.date.accessioned2021-11-03T15:19:30Z
dc.date.available2021-11-03T15:19:30Z
dc.date.issued2019-07-09
dc.date.submitted2019
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/22681
dc.descriptionTCC (graduação) - Universidade Federal de Santa Maria, Centro de Tecnologia, Curso de Engenharia Elétrica, RS, 2019.por
dc.description.abstractThe present work analyzes algorithms for attitude determination from simulated measu- res of accelerometer, magnetometer and gyroscope. These sensors were modeled in the Simulink software, considering white noise and random walk additive noise, and hard-iron and soft-iron interferences for the magnetometer. Aiming at the future implementation of the presented algorithms, the sensor models were developed in order to reproduce the beha- vior of the MPU-9250 Inertial Measurement Unit (IMU). Attitude measurement algorithms are presented in the context of the Wahba Problem solution, and the covariance analysis of the estimation error for two measurements using the Quest Measurement Model (QMM) is detailed. In order to integrate the measurements of all IMU sensors and the development of a robust algorithm, some attitude estimation methods based on the Extended Kalman Filter (FEK) are presented. The following topologies are discussed for the FEK measure- ment equation: non-normalized measure of the attitude sensors; normalized measurement of attitude sensors using QMM; quaternion preprocessed by some static algorithm. It is discussed how the normalization of the quaternion takes the covariance matrix to the sin- gularity, and the FEK with multiplicative error is presented to solve this problem. The results of this work range from the modeling and calibration of the inertial sensors, to the results of simulations with the FEK. The IMU MPU-9250 sensor modeling results include the appli- cation of the Allan Variance method to characterize the additive noises, and practical and simulated results on the magnetometer calibration and alignment process. Regarding the estimation algorithms, simulation results are presented evaluating the accuracy of the bias and attitude quaternion estimation, as well as the attitude convergence during the initializa- tion step.eng
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Federal de Santa Mariapor
dc.rightsAcesso Abertopor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectNavegação inercialpor
dc.subjectEstimação de atitudepor
dc.subjectFiltro extendido de kalmanpor
dc.subjectUnidade de medição inercialpor
dc.subjectCalibração de magnetômetropor
dc.titleSimulação e análise de algoritmos para estimação de atitude utilizando sensores de inerciaispor
dc.typeTrabalho de Conclusão de Curso de Graduaçãopor
dc.degree.localSanta Maria, RS, Brasilpor
dc.degree.graduationEngenharia Elétricapor
dc.description.resumoO presente trabalho analisa algoritmos para determinação de atitude a partir de medidas simuladas de acelerômetro, magnetômetro e giroscópio. Estes sensores foram modelados no software Simulink, considerando ruídos aditivos white noise e random walk, e interferên- cias hard-iron e soft-iron para o magnetômetro. Visando futura implementação dos algorit- mos apresentados, os modelos dos sensores foram desenvolvidos de modo a reproduzir o comportamento da Unidade de Medição Inercial (IMU) MPU-9250. São apresentados algoritmos para determinação de atitude no contexto da solução do Problema de Wahba, e é detalhada a análise da covariância do erro de estimativa para duas medidas usando o Quest Measurement Model (QMM). Visando a integração das medidas de todos sensores da IMU e o desenvolvimento de um algoritmo robusto, são apresentados alguns métodos de estimação de atitude baseados no Filtro Extendido de Kalman (FEK). São discutidas as seguintes topologias para a equação de medida do FEK: medida não-normalizada dos sen- sores de atitude; medida normalizada dos sensores de atitude usando QMM; quaternion pré-processado por algum algoritmo estático. É discutido como a normalização do quater- nion leva a matriz de covariância à singularidade, e é apresentado o FEK com erro multi- plicativo para solucionar este problema. Os resultados deste trabalho abrangem desde a modelagem e calibração dos sensores inerciais, até resultados de simulações com o FEK. Os resultados da modelagem dos sensores da IMU MPU-9250 incluem a aplicação do mé- todo da Variância de Allan para caracterização dos ruídos aditivos, e resultados práticos e simulados acerca do processo de calibração e alinhamento do magnetômetro. No que diz respeito aos algoritmos estimadores, são apresentados resultados de simulação avaliando a precisão da estimação do bias e do quaternion de atitude, bem como a convergência da atitude durante a etapa de inicialização.por
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.initialsUFSMpor
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICApor
dc.publisher.unidadeCentro de Tecnologiapor


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