Data fusion per un nodo sensore basato su piattaforma inerziale

Lo scopo principale dell’elaborato è descrivere la programmazione del nodo sensore LSM6DSL, dotato di accelerometro e giroscopio, al fine di fornire in uscita dati affidabili riguardo all’inclinazione, sia alle basse che alle alte frequenze. L’accelerometro è infatti in grado di produrre informazioni accurate solo alle basse frequenze, mentre il giroscopio dà misure precise solo alle alte. Unendo le due componenti in modo opportuno, si ottiene il dato cercato, con un buon grado di affidabilità. Per trovare il giusto algoritmo di fusione, è stato utilizzato il lavoro di Liu et al, nel quale è proposta una soluzione che prevede l’uso di due filtri complementari, uno passa basso e uno passa alto, per elaborare rispettivamente i dati provenienti da accelerometro e giroscopio e poi fonderli insieme. I filtri sono stati implementati sia come analogici che come digitali. La soluzione teorica prevede l’uso di filtri FIR digitali, intrinsecamente più stabili, ma poiché le due possibilità si sono dimostrate perfettamente sovrapponibili, si è deciso di sfruttare filtri analogici, computazionalmente più facili da realizzare Si è passati poi alla fase di ottimizzazione, necessaria in vista dell’implementazione del programma direttamente sul nodo sensore. L’algoritmo è stato modificato per far sì che i dati provenienti da accelerometro e giroscopio venissero fusi ed elaborati in porzioni composte da un numero di campioni minore rispetto al totale acquisito, riducendo di molto la complessità di operazioni come la trasformata di Fourier. Per minimizzare l’errore introdotto da tale elaborazione, sono stati ricercati numero di campioni e frequenza di taglio ottimali. L'algoritmo risultante è stato prima implementato in ambiente Matlab, poi è stato tradotto in linguaggio C, in modo che il programma potesse essere scritto direttamente sul nodo sensore, in grado a questo punto non solo di acquisire i dati, ma anche di elaborarli in modo opportuno, mantenendo una buona versatilità.