Implementação em sistema embarcado de método para estimação de orientação utilizando filtro de Kalman, sensores inerciais e magnetômetro (2016)
- Authors:
- USP affiliated author: VIDA, JÉSSICA BOHN DA - EESC
- School: EESC
- Subjects: FILTROS DE KALMAN; SENSOR; SISTEMAS EMBUTIDOS
- Keywords: Embedded system; Estimação de orientação; Filtro de Kalman; Fusão de sensores; Gauss Newton method; Inertial sensors; Kalman filter; Magnetometer; Magnetômetro; Método de Gauss Newton; Quatérnion; Sensores inerciais; Sistema embarcado
- Language: Português
- Abstract: Este trabalho contém o desenvolvimento e implementação em sistema embarcado de método para estimação de orientação no espaço tridimensional utilizando a versão clássica de filtro de Kalman para sistemas lineares como algoritmo de fusão de sensores inerciais e magnetômetro, e utilizando quaternions para representação de rotação. A linearização da matriz de observação do filtro é feita utilizando-se o algoritmo de Gauss Newton. Através deste, calcula-se um quatérnion que representa a rotação do acelerômetro e do magnetômetro entre a posição de referência e a posição atual. Este quatérnion é então aplicado como entrada de medições no filtro em substituição aos dados desses sensores. Além da implementação do método descrito, também foi desenvolvida uma aplicação auxiliar para telemetria que permite visualizar graficamente dados de interesse, como leituras dos sensores e saída do sistema. Como resultados, observou-se um bom desempenho do método utilizado em termos de tempo de processamento e estabilidade da saída. Porém, o algoritmo de Gauss Newton limitou o intervalo de rotação para o qual o sistema converge em +/- ? 2 rad, o que é indesejado para o projeto, tornando necessária sua alteração. Os sensores inerciais e magnetômetro de baixo custo utilizados, quando calibrados, tiveram desempenho suficiente em termos de taxa de ruído e sensibilidade, porém dever-se-á implementar um tratamento adequado de acelerações lineares que interferem na aquisição da aceleração da gravidade
- Imprenta:
- Place of publication: São Carlos
- Date published: 2016
-
ABNT
VIDA, Jéssica Bohn da. Implementação em sistema embarcado de método para estimação de orientação utilizando filtro de Kalman, sensores inerciais e magnetômetro. 2016. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2016. Disponível em: https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/2b393c40-9bfe-4a44-818e-8f2622877589/Vida_Jessica_Bohn_da_tcc.pdf. Acesso em: 03 maio 2024. -
APA
Vida, J. B. da. (2016). Implementação em sistema embarcado de método para estimação de orientação utilizando filtro de Kalman, sensores inerciais e magnetômetro (Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação). Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/2b393c40-9bfe-4a44-818e-8f2622877589/Vida_Jessica_Bohn_da_tcc.pdf -
NLM
Vida JB da. Implementação em sistema embarcado de método para estimação de orientação utilizando filtro de Kalman, sensores inerciais e magnetômetro [Internet]. 2016 ;[citado 2024 maio 03 ] Available from: https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/2b393c40-9bfe-4a44-818e-8f2622877589/Vida_Jessica_Bohn_da_tcc.pdf -
Vancouver
Vida JB da. Implementação em sistema embarcado de método para estimação de orientação utilizando filtro de Kalman, sensores inerciais e magnetômetro [Internet]. 2016 ;[citado 2024 maio 03 ] Available from: https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/2b393c40-9bfe-4a44-818e-8f2622877589/Vida_Jessica_Bohn_da_tcc.pdf
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