ارزیابی روش های SPS، RLS و MP در کالیبراسیون MEMS_IMU

تاریخچه واحد اندازه گیری اینرسی (IMU) به سال 1930 میلادی برمی گردد. در آن زمان این فناوری به دلیل محدودیت های جدی آن در اندازه، هزینه و مصرف انرژی، قابل بکارگیری در دستگاه های کوچک و استفاده عموم نبوده است. پیشرفت های اخیر سنجنده های واحد اندازه گیری اینرسی از نوع میکروالکترومکانیکی (MEMS) که بسیار سبک تر، کوچک تر و ارزان تر از دیگر انواع سیستم های اینرسی می باشند. اما با این وجود این سیستم ها نسبت به سیستم های اینرسی دیگر دقت پایین تری دارند. بنابراین برای بهبود در عملکرد و دقت مشاهدات، سیستم های اینرسی نیاز به کالیبراسیون دارند. در این مقاله در ابتدا به معرفی انواع سیستم های اینرسیایی و تمرکز بیشتر بر روی سیستم های مبتنی بر میکروالکترومکانیکی پرداخته شده است و مدل ریاضی مورد استفاده که در آن خطاهای بایاس، فاکتور مقیاس و عدم تعامد محور ها قرارگرفته است. در ادامه راهکارهای برای کالیبره سازی سیستم های اینرسیایی بصورت استاتیک ارائه شده است. که این روش ها به ترتیب شش موقعیت استاتیک (SPS)، چند موقعیتی (MP) و کمترین مربعات بازگشتی (RLS) می باشند که منجر به تعیین پارامترهای خطای واحد اندازه گیری اینرسیایی می شوند. در این پژوهش از نرم افزار OARS استفاده شده است، یک سیستم جمع آوری داده توسعه یافته بر روی سیستم عامل آندروید می باشد. نتایج روش های پیشنهادی نشان دادند که اولا در مدل ریاضی با 12 پارامتر وابستگی بالای بین پارامتر ها نسبت به مدل ریاضی با 9 پارامتر وجود دارد. ثانیا اگر از مشاهدات خام با یک وضعیت خاص ابتدا میانگین گرفته شود و این مقادیر وارد معادلات گردد نتایج بهتری دارد نسبت به وارد کردن مشاهدات خام یا مشاهداتی که به روش تبدیل موجک گسسته نویزشان حذف شده است. مقادیر خطا واحد اندازه گیری در روش چند موقعیتی در این سه حالت به ترتیب بدست 0.082345، 0.083140 و 0.082952 متر بر مجذور ثانیه آمده است. ثالثا نتایج مقدار خطا واحد اندازه گیری در سه روش پیشنهادی به ترتیب 0.146245، 0.161520 و 0.082345 متر بر مجذور ثانیه و علت عدم نیاز به جمع آوری داده در حالت خاص (تراز دقیق سیستم اینرسی) برای تعیین پارامتر های کالیبراسیون نشان می دهد که روش چند موقعیتی از دو روش دیگر بهتر عمل کرده است.