اندازه گيري زواياي سه بعدي با استفاده از IMU مبتني بر فنّاوري MEMS به وسيله‌ فيلتر كالمن تطبيقي

اندازه­گيري زواياي سه­بعدي در تعداد زيادي از كاربردها از جمله سامانه­هاي موقعيت­يابي INS استفاده مي­شود .اندازه­گيري زاويه در حسگر   شتاب­سنج به دليل اثر ديگر شتاب­ها علاوه بر شتاب جاذبه با خطاي زيادي همراه­ است. همچنين زاويه مي­تواند به­‌وسيله‌ انتگرال گرفتن از خروجي ژيروسكوپ به­دست آيد، اما در عمل به خاطر مشكل دريفت در ژيروسكوپ، زاويه­ اندازه­گيري از مقدار واقعي دور است كه اين مقدار خطا در طول زمان افزايش مي­يابد. در اين مقاله، با استفاده از تركيب­ ويژگي­هاي شتاب­سنج و ژيروسكوپ به­‌وسيله‌ يك فيلتر كالمن تطبيقي توانسته­ايم نقاط ضعف هر يك از اين دو حسگر را بپوشانيم. به­منظور تطبيقي كردن فيلتر مورد نظر از يك سامانه فازي استفاده شده است. در اين سامانه فازي، ورودي خطاي فرآيند است كه اختلاف بين مقدار اندازه‌گيري و مقدار تخمين زده شده مي‌باشد كه باعث مي‌گردد، ‌فيلتر تطبيقي پيشنهاد شده، نسبت به نمونه‌هاي قبلي، خود را متناسب با شرايط استاتيكي و ديناميكي تنظيم كند تا بتواند اطلاعات خروجي حسگرها را به شكل مناسب تركيب نمايد. براي ارزيابي ساختار پيشنهاد شده، به‌ صورت عملي آزمايش­هاي ديناميكي و استاتيكي بر روي يك IMU مبتني بر فنّاوري MEMS انجام‌ شده است. نتايج نشان مي­دهد كه مقدار مؤثر خطاي زاويه در طرح پيشنهادي نسبت به ساختار كالمن بدون تطبيق، داراي بهبودي در حدود 34٪ در حالت استاتيكي و حدود 3/34٪ و 8/29٪ به­ترتيب در حالت­هاي ديناميكي چرخش حول محور Y و X است.