Giroszkóp kalibrációs módszerek
Main Article Content
Absztrakt
A MEMS alapú háromtengelyes giroszkópok az inerciális mérőegységek egy részét képezik, melyek kulcsszerepet játszanak számos modern technológiai alkalmazásban, például a robotikában, a navigációs rendszerekben, a repüléstechnikában, a mobilkészülékekben és a szórakoztatóiparban. A giroszkópok pontos működése elengedhetetlen a helyzet- és iránymeghatározás pontosságának biztosításához. A gyártásból eredő eltérések, valamint a külső környezeti hatások miatt a giroszkóp mérései idővel eltérhetnek a valódi értéktől, ami pontatlan mérési adatokat eredményezhet. A giroszkóp kalibráció célja, hogy korrigálja ezeket az eltéréseket, és ezáltal pontosítsa a méréseket. A kalibráció során meghatározzák a giroszkóp nullponti eltolódását (bias), a skálázási tényezőt (scale-factor) és az érzékelő tengelyek közötti kereszthatásokat. A kalibráció történhet statikus vagy dinamikus módszerrel. A giroszkópok kalibrációjához széles körben alkalmazott algoritmusok közé tartozik a Kálmán-szűrő, a részecske-raj optimalizáció, a genetikus algoritmus, valamint a mesterséges neurális hálózatok. A pontosan kalibrált giroszkópok javítják a helymeghatározás és mozgáskövetés pontosságát, növelik a rendszer megbízhatóságát. A kalibráció tehát elengedhetetlen a giroszkópokon alapuló rendszerek megbízható és pontos működéséhez.
Letöltések
Article Details
Funding data
-
Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovaciós Alap
Grant numbers FK_22_142790
Hivatkozások
Ahmad, N., Raja Ghazilla, R. A., Khairi, N., Kasi, V. (2013): Reviews on Various Inertial Measurement Unit (IMU) Sensor Applications. International Journal of Signal Processing Systems, 1 (2): 256–262. https://doi.org/10.12720/ijsps.1.2.256-262
Candan, B., Soken, H. E. (2021): Robust Attitude Estimation Using IMU-Only Measurements. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 70: 1–9. https://doi.org/10.1109/TIM.2021.3104042
Dyhdalovych O., Yaroshevych A., Kapshii O., Kravets I., Farenyuk O. (2024): Particle filter-based BLE and IMU fusion algorithm for indoor localization. Telecommunication Systems, 88 (1): 9. https://doi.org/10.1007/s11235-024-01230-6
Harindranath, A., Arora, M. (2024): A systematic review of user - conducted calibration methods for MEMS-based IMUs. Measurement, 225: 114001. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2023.114001
Huang, F., Wang, Z., Xing, L., Gao, C. (2022): A MEMS IMU Gyroscope Calibration Method Based on Deep Learning. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 71: 1–9. https://doi.org/10.1109/TIM.2022.3160538
Karnawat, S., Rufus, E., Karar, V., Poddar, S. (2017): Accelerometer to accelerometer calibration using particle swarm optimization. In: 2017 2nd IEEE International Conference on Recent Trends in Electronics, Information & Communication Technology (RTEICT). 1502–1506. https://doi.org/10.1109/RTEICT.2017.8256848
Mahdi, A., Azouz, A., Abdalla, A., Abosekeen, A. (2022): IMU-Error Estimation and Cancellation Using ANFIS for Improved UAV Navigation. In: 2022 13th International Conference on Electrical Engineering (ICEENG). IEEE, Cairo. 120–124. https://doi.org/10.1109/ICEENG49683.2022.9782058
Ning, Z., Zhang, Y., Wei, X., Wang, Y., Chang, L., Guo, K. (2023): MIMU error calibration method of turntable free platform based on improved genetic algorithm. In: 2023 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation (ICMA). 1088–1095. https://doi.org/10.1109/ICMA57826.2023.10216257
Pesti R., Sarcevic, P., Csík D., Nagy I., Odry A. (2023): Comparison of optimization algorithms for installation error calibration of accelerometer arrays. In: 2023 IEEE 23rd International Symposium on Computational Intelligence and Informatics (CINTI). IEEE, Budapest. 47–52. https://doi.org/10.1109/CINTI59972.2023.10382086
Pesti R., Sarcevic, P., Odry A. (2025): Artificial neural network-based MEMS accelerometer array calibration. International Journal of Intelligent Robotics and Applications. https://doi.org/10.1007/s41315-025-00438-2
Poddar, S., Kumar, V., Kumar, A. (2016): A Comprehensive Overview of Inertial Sensor Calibration Techniques. Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, 139: 011006. https://doi.org/10.1115/1.4034419
Sarcevic, P. et al. (2023): Online Outdoor Terrain Classification Algorithm for Wheeled Mobile Robots Equipped with Inertial and Magnetic Sensors. Electronics, 12 (15): 3238. https://doi.org/10.3390/electronics12153238
Sarcevic, P., Kincses Z., Pletl, S. (2019): Online human movement classification using wrist-worn wireless sensors. Journal of Ambient Intelligence and Humanized Computing, 10 (1): 89–106. https://doi.org/10.1007/s12652-017-0606-1
Simon J., Trojanová M., Hošovský A., Sárosi J. (2021): Neural Network Driven Automated Guided Vehicle Platform Development for Industry 4.0 Environment. Tehnički vjesnik, 28 (6): 1936–1942. https://doi.org/10.17559/TV-20200727095821
Soriano, M. A., Khan, F., Ahmad, R. (2020): Two-Axis Accelerometer Calibration and Nonlinear Correction Using Neural Networks: Design, Optimization, and Experimental Evaluation. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 69 (9): 6787–6794. https://doi.org/10.1109/TIM.2020.2978568
Štancel M., Hurtuk J., Hulič M., Červeňák J. (2021): Indoor Atlas Service as a Tool for Building an Interior Navigation System. Acta Polytechnica Hungarica, 18 (9): 87–110. https://doi.org/10.12700/APH.18.9.2021.9.6
Wang J., Liu N. (2023): MEMS-IMU automatic calibration system design and implementation. Journal of Physics: Conference Series, 2492 (1): 012005. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2492/1/012005
Wang, J., Jin, W. (2023): Inertial Measurement Unit Calibration Method Based on Neural Network. In: 2023 16th International Congress on Image and Signal Processing, BioMedical Engineering and Informatics (CISP-BMEI). IEEE, Taizhou. 1–6. https://doi.org/10.1109/CISP-BMEI60920.2023.10373286
Yu, S., Jiang, Z. (2020): Design of the navigation system through the fusion of IMU and wheeled encoders. Computer Communications, 160: 730–737. https://doi.org/10.1016/j.comcom.2020.07.009
Zhang P., Zhan X., Zhang X., Zheng L. (2019): Error characteristics analysis and calibration testing for MEMS IMU gyroscope. Autonomous Systems, 2 (2): 97–104. https://doi.org/10.1007/s42401-019-00028-8