Valg, modellering og utprøving av treghetssensorer for bruk sammen med GPS i vanskelige omgivelser

Abstract

Denne rapporten dokumenterer utviklingen av en lavkost treghetsnavigasjonsmodul. Rapporten tar for seg prosessen fra valg av komponenter til ferdig prototyp. Treghetsnavigasjonsmodulen er designet for å kunne integreres med en GPS-mottaker. Det som i hovedsak har blitt behandlet i denne rapporten er design av treghetsmodul, kalibrasjon, utvikling av navigasjonsalgoritme ved hjelp av skrogfaste navigasjonsligninger og test av ferdig system med tilhørende analyse av system som helhet og de enkelte komponenter. Utviklingen av programvare i prosjektet har bestått av to deler. Det er utviklet et C-program for en mikrokontroller, som styrer systemet med blant annet punktprøving av data fra alle sensorer og et USB-grensesnitt for kommunikasjon med PC. Det er i tillegg utviklet flere Matlab-program for blant annet innhenting av sensordata, analyse av sensordata, samt et program for utregning av posisjons- og attitydeforandring i sanntid eller som etterprosessering. Resultatet av oppgaven er en håndholdt prototyp navigasjonsenhet bestående av GPS og treghetsnavigasjon. Treghetsnavigasjonsenheten måler vinkelrate og akselerasjon langs tre akser ved hjelp av gyroer og akselerometere. Treghetsmodulens ytelse slik den fremstår i dag er imidlertid så dårlig at det ikke er sett som hensiktsmessig å lage funksjoner for integrasjon med GPS-data. For å øke ytelsen til treghetsmodulen må komponentene analyseres nærmere (spesielt gyroene), bedre kalibrasjons- og kompenseringsrutiner må implementeres. Til slutt i rapporten er det nevnt noen forslag til hva som bør gjøres videre.