Implementazione di un sistema di navigazione inerziale basato su sensori MEMS

In questa tesi si implementa un sistema di navigazione inerziale basato su sensori MEMS. I dispositivi basati su tale tecnologia hanno un basso costo, buone prestazioni e sono molto piccoli, quindi possono essere utilizzati in svariate applicazioni. In particolare, si è usato un dispositivo Motion-Tracking con un accelerometro triassiale e un giroscopio triassiale chiamato MPU-6050, il quale è stato collegato ad un Raspberry Pi 3 B+ per acquisire i dati dai sensori. Dato che questi sensori sono soggetti a rumore sulla misura, la posizione calcolata è soggetta a deriva che dipende dalle caratteristiche dell’accelerometro e del giroscopio. Tali dispositivi sono stati caratterizzati analizzando il rumore tramite il metodo della varianza di Allan. Inoltre, si sono implementati due sistemi di navigazione inerziali (INS) che operano su scale temporali diverse. Il primo INS implementa un sistema di navigazione della tipologia “strapdown” basato sulle rotazioni rappresentate da matrici, mentre il secondo INS decide se in un intervallo temporale stabilito l’IMU si è mossa, è stata ruotata, o entrambi analizzando i dati tramite la varianza di Allan. Di conseguenza, il secondo INS fornisce una misura sullo stato dell’IMU che è usata per correggere lo stato calcolato dal primo INS utilizzando un filtro di Kalman. La deriva sulla posizione ottenuta utilizzando i due INS è due ordini di grandezza minore di quella calcolata usando solo il primo INS, mentre la deriva sugli angoli è circa la metà.