Badanie czujników inercjalnych z wykorzystaniem metody analizy widmowej

• Autorzy: Paszek J. , Kaniewski P.

Warianty tytułu

EN

Testing inertial sensors with use of the spectral analysis method

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań losowych zakłóceń pomiarów czujników inercjalnych z wykorzystaniem metody analizy widmowej. Do uzyskania wyników wykorzystano metodę analizy Gęstości Widmowej Mocy (GWM) sygnału z czujnika w celu wyznaczenia charakterystyk źródeł zakłóceń. Przedstawione zostały wyniki badań eksperymentalnych oraz ich porównanie z wynikami uzyskanymi metodą wariancji Allana (AV). Na koniec dokonano porównania wyników graficznej interpretacji krzywych GWM i AV analizowanych danych.

EN

The accuracy of Inertial Navigation Systems (INS) is limited by the performance of used inertial sensors. The measurement precision of gyroscopes and accelerometers is limited due to systematic and random errors. The systematic errors are deterministic and can be easily removed from measurements using mathematical modeling and calibration. The origin of the random errors is electronic noise which interferes in the full measurement spectrum. Thus, this error cannot be fully removed from the acquired data using filtering. Estimation of the random noise errors can be done using Power Spectral Density (PSD) or Allan Variance (AV) method [1, 2, 4, 6]. Both methods are used to decompose noise to its basic sources described by the power spectral model 1/fn [2, 3]. In this paper, the estimation of random noises using the PSD method is shown. The error model used for sensor analysis and the methodology of experiment are described. The spectral analysis of the random errors of the inertial sensors allows comparing the performance of the sensors made in different technologies i.e. microelectro-mechanical gyroscopes (MEMS) and fiber optic gyroscopes (FOG). The PSD and AV methods give information about noise sources which can be used to model and simulate the inertial sensors noise.

Słowa kluczowe

PL

sensor inercjalny; zakłócenia losowe; gęstość widmowa mocy

EN

inertial sensor; random noise; power spectral density

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2014
• Tom: R. 60, nr 9
• Strony: 702--704
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Paszek J.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Elektroniki, Instytut Radioelektroniki, ul. Gen. Sylwestra Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

autor

Kaniewski P.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Elektroniki, Instytut Radioelektroniki, ul. Gen. Sylwestra Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

Bibliografia

• [1] Paszek J., Kaniewski P.: Zastosowanie metody wariancji Allana do analizy źródeł błędów losowych sensorów inercjalnych, Elektronika - Konstrukcje, Technologie, Zastosowania, (2014), nr 3.
• [2] IEEE standard specification format guide and test procedure for single-axis interferometric fiber optic gyros, IEEE Std 952-1997, (1998).
• [3] IEEE Standard Definitions of Physical Quantities for Fundamental Frequency and Time Metrology Random Instabilities, IEEE Std 1139-2008, (2009).
• [4] Titterton D. H., Weston J. L., Strapdown inertial navigation technology, The Institution of Engineering and Technology, (2004).
• [5] IMU300CC-100 Datasheet, Crossbow Technology.
• [6] Quinchia A.G., Ferrer C., Falco G., Falletti E., Dovis F.: Analysis and modelling of MEMS inertial measurement unit, International Conference on Localization and GNSS (ICL-GNSS), Starnberg 2012.
• [7] Zieliński T. P.: Cyfrowe przetwarzanie sygnałów: od teorii do zastosowań, Wydawnictwa Komunikacji Łączności, 2005.
• [8] Welch P. D., The use of fast Fourier transform for the estimation of power spectra: A method based on time averaging over short, modified periodograms, IEEE Transactions on Audio and Electroacoustics, 15 (1967).