research centers


Search results: Found 2

Listing 1 - 2 of 2
Sort by

Article
Low-Cost Attitude and Heading Reference System Filter Using Complementary Method
نظام تعيين الوضع والاتجاه بأستخدام المرشح التكميلي واطئ الكلفة

Authors: Emad Natiq Abdulwahab --- Mohammed Idrees Mohsin --- Akeel Ali Wannas
Journal: Engineering and Technology Journal مجلة الهندسة والتكنولوجيا ISSN: 16816900 24120758 Year: 2015 Volume: 33 Issue: 9 Part (A) Engineering Pages: 2159-2173
Publisher: University of Technology الجامعة التكنولوجية

Loading...
Loading...
Abstract

This paper presents an orientation filter using complementary filter applicable to low-cost sensors based on micro electro-mechanical system (MEMS). The MEMS implementation incorporates magnetic distortion and gyroscope bias drift compensation. The filter uses a quaternion representation, allowing accelerometer and magnetometer data to be used in an analytically derived andoptimized gradient-descent algorithm to compute the direction of the gyroscope measurement error as a quaternion derivative. The benefits of the filter are: (1) low scalar arithmetic operations for each filter update, (2) It is effective at low sampling rates; e.g. 10 Hz and (3) It contains adjustable parameters defined by observable system characteristics. The Performance was evaluated empirically using a commercially available orientation sensor and reference measurements of orientation obtained usingan accurate servo motor (resolution <0.3 degree). A simple calibration method is presented for the use of the electric-mechanical measurement equipment in this application. Results indicate that the filter achieves levels of accuracy exceeding that of the Kalman-based algorithm; < 0.821◦ for static RMS error and<2.093◦ for dynamic RMS (Root Mean Square) error. The implications of the low computational load and ability to operate at low sampling rates use of MARG(Magnetic, Angular Rate, and Gravity) sensor arrays in real-time applications of limited power, processing resources or applications that demand extremely high sampling rates

هذا المقال يقدم مرشح لاتجاه الاجسام باستخدام الطريقة التكميليةالمطبق على أجهزة استشعار منخفضة التكلفة العاملة على الانظمة الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS). تعاني اجهزة الاستشعار MEMS تشويه في الاتجاه المغناطيسي لمتحسس المجال المعناطيسي والتحيز في الجايروسكوب الذي يؤدي بدوره الى الانجراف. يستخدم مرشح الاتجاة التكميلي الذي هو موضوع البحث التمثيل المركب المتعدد، مما يتيح استخدام بيانات التسارع والمغنطيسية في حساب المشتقة من الناحية التحليلية والحل الامثل لخوارزمية تدرج النزول لحساب خطأ الاتجاه المحسوب من الجايروسكوب كمشتقة للمركب المتعدد. تكمن فوائد المرشح التكميلي بما يلي: (1) انخفاض العمليات الحسابية العددية لكل تحديث، (2) فعالة عند معدلات عينات منخفضة (3) يحتوي على معاملات قابلة للتعديل تحددها خصائص النظام. تم تقييم الأداء تجريبيا باستخدام اجهزة استشعار متاحة تجارية لتحديد وضعية الاتجاه ومرجعية قياس تم الحصول عليها من موتور كهربائي دقيق (ذات دقة <0.3 درجة). قدمت طريقة معايرة بسيطة تستخدم اجهزة كهروميكانيكبة في هذا التطبيق. تشير النتائج الى فعالية هذا المرشح الاتجاهي والتي تقارب من نتائج مرشح كالمان،حيث اعطت جذر متوسط مربع قيمة الخطأ بين 0.821 درجة للحالة الاستاتيكية و2.093 درجة للحالة الدينامية. الآثار المترتبة على الحمل الحسابي المنخفض والقدرة على العمل في معدلات عينات منخفضة باستخدام MARG اعطى القابلية للعمل في ظروف المزامنة الحقيقية او اللحظية لموارد معالجة قليلة من ناحية المعالجات او الطاقة بالاضافة للعمل بمعدل عينات عالية جدا للتطبقات التي تحتاج الى ذلك، نظرا لقلة العمليات الحسابية لكل تحديث.


Article
STATIC CALIBRATION OF TRIAXIAL ACCELEROMETER USING NONLINEAR NUMERICAL METHOD
معايرة مقياس التعجيل ثلاثي المحاور في الوضع الثابت بأستخدام طريقة عددية غير خطية

Loading...
Loading...
Abstract

Triaxial accelerometers are used in various applications, such as inertial navigation systems (INSs) and inclinometers. Such accelerometers must be calibrated as accurately as possible because accelerometers with even small biases could result in a very fast position drift when they are used for INS applications and could result in inaccurate tilt angle measurements. Since the calibration parameters of a triaxial accelerometer vary under different environmental conditions, including temperature change, the gain factors and biases change whenever the sensor is switched on. Thus, an accelerometer must be calibrated before use or when the temperature is significantly changed. This paper presents a triaxial accelerometer calibration method using a mathematical model of nine calibration parameters: three gain factors, three biases and three non orthogonality factors. The fundamental principle of the proposed calibration method is that the sum of the triaxial accelerometer outputs is equal to the gravity vector when the accelerometer is stationary. The proposed method requires the triaxial accelerometer to be placed in forty eight tilt angles to estimate the nine calibration parameters. Since the mathematical model of the calibration parameters is nonlinear, an iterative method is used Levenberg-marquardt algorithm (LMA). The results are verified by comparing the estimated data and corrected data with how far or close from surface of sphere that have radius 1g and center (0,0,0) by calculating the standard deviation.

تستخدم اجهزة قياس التعجيل ثلاثي المحاور في مختلف التطبيقات، مثل نظم الملاحة بالقصور الذاتي وحساب الميل. قبل استخدام هذه الاجهزه يجب معايرتها بسبب وجود التحيز، حتى القيم الصغيرة يمكن أن تؤدي إلى الانجراف بشكل سريع جدا عندما يتم استخدامها لتطبيقات الملاحة يمكن أن يؤدي إلى قياسات غير دقيقة في زاوية الميل(كما في اجهزة المساحة الالكترونية). معاملات المعايرة لمقياس التعجيل الثلاثي المحاور تتغير بسبب تغير الظروف، بما في ذلك تغير درجة الحرارة، ووضعية الخزن لمده طويله حيث تتغير معاملات المعايرة كلما تم تشغيل جهاز استشعار. وبالتالي، يجب معايرة الاجهزة قبل الاستخدام أو عند تغيير كبير في درجة الحرارة. يقدم هذا المقال طريقة معايرة باستخدام نموذج رياضي من تسعة معاملات معايرة: ثلاثة عوامل للكسب و ثلاثة للتحيز وثلاثة عوامل لعدم التعامد. المبدأ الأساسي لطريقة المعايرة المقترح هو أن مجموع المخرجات لمقياس التعجيل يساوي متجه الجاذبية في حالة الوضعية الساكنة. تتطلب الطريقة المقترحة ان يوضع جهاز قياس التعجيل في ثمان وأربعين زاوية مختلفة لحساب معاملات المعايرة التسعة. بما ان النموذج الرياضي لمعاملات المعايرة هو غير خطي، يتم استخدام أسلوب التكرار (LMA). بعد ذلك يتم التحقق من النتائج بمقارنة البيانات المقاسة من جهاز الاستشعار مع البيانات المصححة و مدى قربها من سطح الكرة التي نصف قطرها (1g) ومركزها (0,0,0) باحتساب الانحراف المعياري.

Keywords

MEMS --- Accelerometer --- calibration --- LMA.

Listing 1 - 2 of 2
Sort by
Narrow your search

Resource type

article (2)


Language

English (2)


Year
From To Submit

2015 (2)