اندازه گیری زوایای سه بعدی با استفاده از IMU مبتنی بر فناوری MEMS به وسیله فیلتر کالمن تطبیقی

اندازه گیری زوایای سه بعدی در تعداد زیادی از کاربردها از جمله سامانه های موقعیت یابی INS استفاده می شود .اندازه گیری زاویه در حسگر   شتاب سنج به دلیل اثر دیگر شتاب ها علاوه بر شتاب جاذبه با خطای زیادی همراه است. همچنین زاویه می تواند به وسیله انتگرال گرفتن از خروجی ژیروسکوپ به دست آید، اما در عمل به خاطر مشکل دریفت در ژیروسکوپ، زاویه اندازه گیری از مقدار واقعی دور است که این مقدار خطا در طول زمان افزایش می یابد. در این مقاله، با استفاده از ترکیب ویژگی های شتاب سنج و ژیروسکوپ به وسیله یک فیلتر کالمن تطبیقی توانسته ایم نقاط ضعف هر یک از این دو حسگر را بپوشانیم. به منظور تطبیقی کردن فیلتر مورد نظر از یک سامانه فازی استفاده شده است. در این سامانه فازی، ورودی خطای فرآیند است که اختلاف بین مقدار اندازه گیری و مقدار تخمین زده شده می باشد که باعث می گردد، فیلتر تطبیقی پیشنهاد شده، نسبت به نمونه های قبلی، خود را متناسب با شرایط استاتیکی و دینامیکی تنظیم کند تا بتواند اطلاعات خروجی حسگرها را به شکل مناسب ترکیب نماید. برای ارزیابی ساختار پیشنهاد شده، به صورت عملی آزمایش های دینامیکی و استاتیکی بر روی یک IMU مبتنی بر فناوری MEMS انجام شده است. نتایج نشان می دهد که مقدار موثر خطای زاویه در طرح پیشنهادی نسبت به ساختار کالمن بدون تطبیق، دارای بهبودی در حدود 34٪ در حالت استاتیکی و حدود 3/34٪ و 8/29٪ به ترتیب در حالت های دینامیکی چرخش حول محور Y و X است.