Calibração de acelerômetros MEMS com vistas a aplicação em uma plataforma euleriana

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Souza, Stefanie Von Randow de
Data de Publicação: 2015
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: http://hdl.handle.net/1884/45731
Resumo: Orientador : Prof. Dr. Alvaro Muriel Lima Machado
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spelling Souza, Stefanie Von Randow deUniversidade Federal do Paraná. Setor de Ciências da Terra. Programa de Pós-Graduação em Ciências GeodésicasMachado, Álvaro Muriel Lima2017-10-02T18:35:37Z2017-10-02T18:35:37Z2015http://hdl.handle.net/1884/45731Orientador : Prof. Dr. Alvaro Muriel Lima MachadoDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências da Terra, Programa de Pós-Graduação em Ciências Geodésicas. Defesa: Curitiba, 25/03/2015Inclui referências : f. 117-122Resumo: Atualmente, existe grande preocupação com relação aos problemas causados por desastres naturais, em especial, pelas inundações. Com o objetivo de contribuir regionalmente, encontra-se em desenvolvimento um projeto de monitoramento de desastres naturais. Este sistema é composto de boias que medem as variações do nível da água e utiliza tecnologia GPS. O GPS é um dos métodos de posicionamento mais utilizados e que fornece dados de forma acurada. Porém, em certos casos, pode haver perdas do sinal do satélite. Desta forma, a integração com outros sensores permite melhorar a solução. Os sensores inerciais operam em qualquer ambiente e não dependem da informação de fontes externas. Contudo, as informações de saída dos sensores inerciais apresentam diversos erros que comprometem o posicionamento. Alguns procedimentos permitem reduzir significantemente estes erros. A calibração permite estimar erros sistemáticos. Os métodos de calibração mais acurados são realizados em laboratórios e exigem instrumentos muito precisos e onerosos. Alguns métodos de calibração, como o Método de Calibração Multi-Posições, foram desenvolvidos para serem ferramentas eficientes e que podem ser aplicadas em campo, sem a utilização de qualquer instrumento de calibração externa. Ao invés disso, são necessárias numerosas medidas de atitude do equipamento e utiliza-se a magnitude da gravidade como referência para a calibração de acelerômetros. Ainda é necessário considerar o efeito de erros aleatórios sobre as medidas inerciais. Estes erros são compostos de ruídos, causados por diversos tipos de fontes. Existem diferentes formas de se estimar os ruídos. Neste trabalho foi utilizado o teste da Variância de Allan para tal finalidade. Os parâmetros dos erros sistemáticos de deriva, de fator de escala e de não-ortogonalidade, foram determinados utilizando o método de Calibração Multi- Posições Modificado, apresentado por Syed et al. (2007). A aplicação dos ruídos e parâmetros de erro calculados foi verificada a partir de dois testes. O primeiro teste de verificação consistiu no cálculo de uma trajetória realizada pelos acelerômetros com relação a uma trajetória de referência determinada por GPS. No segundo teste foram determinados deslocamentos verticais com o auxílio de um servomotor, a fim de simular a variação do nível da água. Em ambos os testes verificou-se que a correção das acelerações com os parâmetros de calibração e de ruídos acarretam em uma melhora significativa na solução final.Abstract: Nowadays, there is a big concern about the problems caused by natural disasters, especially floods. In order to contribute regionally, a natural disaster monitoring project is in development. This system consists of buoys that measure the variations in the water level and uses GPS technology. GPS is one of the most used positioning methods and provides data accurately. However, in some cases, there may be satellite signal loss. Thus, the integration with other sensors can improve the solution. The inertial sensors operate in any environment and don't rely on information from external sources. However, the output information of the inertial sensors has several errors that compromise the positioning. Some procedures allow significantly reduction of these errors. Calibration allows the estimation of systematic errors. The most accurate calibration methods are carried out in laboratories and they require very precise and expensive instruments. Some calibration methods, such as Multi-Position Calibration Method, have been developed to be an effective tool, which can be applied in the field without the use of any external calibration instrument. Instead, many equipment attitude measures are required and the magnitude of gravity is used as a reference for calibration of accelerometers. It is still necessary to consider the effect of random errors on the inertial measurements. These errors consist of noise caused by different types of sources. There are different ways to estimate the noise. In this study, we used the Allan Variance test for this purpose. The parameters of systematic errors, bias, scale factor and nonorthogonality, were determined using the Modified Multi-Positions Calibration Method, presented by Syed et al. (2007). The application of the noise and error parameters calculated was verified from two tests. The first verification test consisted in calculating a trajectory made by accelerometers towards a given reference GPS trajectory. In the second test, vertical movements were determined with the aid of a servomotor in order to simulate the variation of water level. In both tests, it was found that the acceleration correction with the calibration parameters and noise lead to a significant improvement in the final solution.126 f. : il. algumas color., grafs., tabs.application/pdfDisponível em formato digitalGeodésiaNavegação inercial (Astronautica)AcelerômetrosCatastrofes naturaisTesesCalibração de acelerômetros MEMS com vistas a aplicação em uma plataforma eulerianainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - D - STEFANIE VON RANDOW DE SOUZA.pdfapplication/pdf4557674https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/45731/1/R%20-%20D%20-%20STEFANIE%20VON%20RANDOW%20DE%20SOUZA.pdffccef1be3bcdd7a8007ae650423e91deMD51open access1884/457312017-10-02 15:35:37.87open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/45731Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082017-10-02T18:35:37Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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