افزايش دقت و قابليت اطمينان در ناوبري اينرسي با استفاده از IMU افزونه‌ي دوار

Precision and Reliability Incensement of Inertial Navigation System with Rotation and Redundancy

دقت و قابليت اطمينان دو معيار مهم در ارزيابي عملكرد ناوبري اينرسي با استفاده از سنسورهاي ارزان قيمت محسوب مي‌شود. افزايش دقت ناوبري بدون سنسورهاي كمكي و با استفاده از سنسورهاي ارزان‌قيمت ميكرو الكترومكانيكي (MEMS)، همواره به‌عنوان مهم‌ترين چالش ناوبري اينرسي مطرح بوده است. باياس عمده‌ترين دليل افزايش خطا در اين سنسورها است. همچنين وقوع عيب باعث شده كه قابلت اطمينان اين سنسورها در ناوبري اينرسي بدون سنسور كمكي كاهش يابد. چرخاندن سنسورها و استفاده از چندين سنسور، راه كار افزايش دقت و قابليت اطمينان در ناوبري با سنسورهاي MEMS است. در اين مقاله با استفاده از سه واحد IMU كه بر روي يك ميز دوار يك درجه آزادي قرارگرفته، دقت ناوبري اينرسي افزايش داده‌شده است. با ميانگين­ گيري خروجي سه IMU، يك IMU مجازي تشكيل و پس از جبران چرخش ايجادشده بر روي آن، معادلات ناوبري حل‌شده است. در آخر نيز نتايج حاصل از تست‌هاي انجام‌شده بر روي ميز دوار، بررسي و تحليل‌شده است كه نشان‌دهنده افزايش دقت 10 برابري در ناوبري اينرسي بدون استفاده از سنسورهاي كمكي است.

Precision and reliability are two main performance characteristic in low-cost Inertial Navigation System(INS). Increase of precision in low-cost INS without auxiliary sensors is main challenge. Bias instability leads to position drift error in inertial navigation system. In addition, fault occurrence makes the sensor reliability is decreased. Rotation of Inertial Measurement Unit(RIMU) and use of redundant IMUs despite single unit is an approach for precision and reliability incensement. In this paper three units IMU is placed in rotational table. The mean of three units IMU is considered as virtual IMU, then INS mechanization is solved after rotation compensation. Experimental results show that the position estimation error without rotation is 10 times of estimation error in rotary case. Attitude estimation is stable in rotatory case despite instability in conventional case.