Noise modeling in low-cost MEMs IMU sensors using experimental data

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Gutkoski, Eduardo Pedó
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/236225
Resumo: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2022.
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spelling Noise modeling in low-cost MEMs IMU sensors using experimental dataEngenharia elétricaSistemas de navegacao inercialRuídoSistemas embarcados (Computadores)Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2022.Os sistemas embarcados estão presentes em um grande número de veículos e dispositivos que realizam a navegação inercial. Os sensores embarcados atuais do tipo MEMS (sistemas microeletromecânicos) possuem grande acurácia em dados como posição, velocidade e atitude quando analisadas em um curto intervalo de tempo, porém, ao aumentar o intervalo, a confiabilidade dos dados integrados são degradadas rapidamente. Uma ferramenta importante para estimar a posição em um sistema de navegação é a modelagem dos componentes de ruído dos sensores nas unidades de medição inerciais (IMU). Essas unidades possuem diferentes classes de desempenho com elevado custo para um maior nível de acurácia, o que pode ser um problema para projetos com orçamento limitado, no entanto, uma solução é utilizar a redundância de sensores de baixo custo, de modo a se aproximar dos níveis de ruídos de sensores de classe maior. Neste trabalho foram avaliados os dados experimentais de giroscópios integrados em sensores IMU de baixo custo e os ruídos do sinal de saída, utilizando a variância de Allan para levantamento dos parâmetros. Como resultado, foi gerado um modelo genérico para simulação de giroscópios com a finalidade de possibilitar análises de combinações complexas de giroscópios em trabalhos futuros, observando se houve ganho de desempenho. Além disso, avaliou-se a combinação de giroscópios, utilizando a disposição mecânica para efetuar a compensação de deriva de offset drift, melhorando o desempenho do sistema.Abstract: Embedded systems are present in a large number of vehicles and devices that perform inertial navigation. Current embedded MEMS (microelectromechanical systems) sensors have great accuracy in data such as position, velocity, and attitude when analyzed over a short time interval, but as the interval increases, the reliability of the integrated data is rapidly degraded. An important tool for position estimation in a navigation system is the modeling of sensor noise components in inertial measurement units (IMU). These units have different performance classes with high costs for a higher level of accuracy, which can be a problem for projects with a limited budget, however, one solution is to use redundancy of low-cost sensors to approach the noise levels of higher class sensors. In this work, experimental data from gyroscopes integrated into low-cost IMU sensors were evaluated for the output signal noises, using Allan's variance to survey the parameters. As a result, a generic model for gyroscopes simulation was generated to allow the analysis of complex combinations of gyroscopes in future works, observing if there was a performance gain. In addition, the combination of gyroscopes was evaluated, using the mechanical arrangement to perform the offset drift compensation, improving the system performance.Spengler, Anderson WedderhoffUniversidade Federal de Santa CatarinaGutkoski, Eduardo Pedó2022-07-11T23:17:53Z2022-07-11T23:17:53Z2022info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis71 p.| il., gráfs.application/pdf377199https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/236225engreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2022-07-11T23:17:54Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/236225Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732022-07-11T23:17:54Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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