The system of acquisition and archiving of motion parameters of mobile systems - an overview of measuring sensors

  • Jakub Grabiński Poznan University of Technology
  • Konrad Waluś Poznan University of Technology
Keywords: accelerometer, gyroscope, magnetometer, measuring system

Abstract

As part of the work, a measuring system is presented that allows collecting and recording vehicle motion parameters. To build the system, an inertial navigation module was used, consisting of two-axis accelerometers and gyroscopes made in MEMS technology. The tests were carried out and calculation methods were developed to allow the collected data to be referenced, to a point in the three-dimensional space, in order to determine the trajectory of the vehicle's movement. The built-in measuring system uses three types of sensors: accelerometer, gyroscope, magnetometer. Each of these sensors allows the measurement of the physical size in three orthogonal axes of the Cartesian coordinate system. In addition, the work uses a satellite navigation module (GPS), as a reference on the "macro" scale (coordinate system related to the center of the globe with a radius of about 6371 km) for the inertial updating module (INS / IMU), enabling accurate measurement in the "micro" scale (the coordinate system associated with the starting point of the traffic for the route, the length of which does not exceed several hundred meters). The article presents an overview of available measuring sensors with special consideration of the parameters of selected sensors and errors introduced into the measurement system.

Downloads

Download data is not yet available.

References

Borenstein J., Ojeda L., Kwanmuang S., Heuristic Reduction of Gyro Drift, JoN, Michigan, 2009

Du J., Examensarbetet i utveckling och undersökning av algoritmer för MEMS-gyron, 30hp, avancerad nivå, BTH, 2012

Du J., Gerdtman C., Linden M., Signal Processing Algorithms for Position Measurement with MEMS-Based Accelerometer, 16th Nordic Baltic Conference on Biomedical Engineering, Gothenburg, 2014

Freitas P., Magnetoresistive Sensors, Journal of Physics: Condens. Matter 19 (2007) str. 1-21

Grygiel R., Bieda R., Wojciechowski K., Metody wyznaczania kątów z żyroskopów dla filtru komplementarnego na potrzeby określania orientacji IMU, Przegląd Elektrotechniczny, R.90 Nr 9/2014, str. 217-224

Gucma M. Podstawy Morskiej Nawigacji Inercyjnej, Wyd. AM, Szcze-cin, 2006

Hauser H., Stragl G., Magnetoresistive Sensors, Preparation, Properties and Applications of Thin Ferromagnetic Films, 2007, str. 15-27

http://www.te.com/usa-en/industries/sensor-solutions/insights/intro-into-mr-sensor-applications.html

Janota A., Šimák V., Improving the Precision and Speed of Euler Angles Computation from Low-Cost Rotation Sensor Data, Sensors, 2015, 15, 7016-7039

Kędziora K., Krzemień P., Wach W., Problematyka Interpretacji Danych z Wybranych Urządzeń Rejestrujących Parametry Ruchu Pojazdów, Kraków, 2012

Kędziora K., Lewandowski A., Waluś J. K., Wykorzystanie czujników przyśpieszenia do wyznaczania parametrów krzywoliniowych ruchu pojazdu, Kraków-Poznań, 2007-2010

Kędziora K., Lewandowski A., Waluś K. J., 3-Axis Acceleration Sensor Model In Application To Dynamic Vehicle Movement Measurement, Kraków-Poznań

Kittel C., Mechanika, PWN, Warszawa, 1973 str. 265-286

Kruszewski P., Nawigacja Satelitarna w Praktyce, KaBe, Krosno, 2016

Ligas M, Układy współrzędnych na kuli, Materiały dydaktyczne – Geodezja geometryczna

Matzner F., Tracking of 3D Movement, praca magisterska, Uniwersytet Praski, Praga, 2014

Merkisz J., Pokładowe urządzenia rejestrujące w samochodach, Wyd. PP, Poznań, 2007

Mohamed A. A., Creating Real-Time operation System Based on xPC Target Kernel, IJRTE, Vol. 2, 2013, str. 143

Narkiewicz J., GPS Globalny System Pozycyjny, WKŁ, Warszawa, 2003

Narkiewicz J., Podstawy układów nawigacyjnych, WKŁ, Warszawa, 1999

Nasiri S., A Critical Review of MEMS Gyroscopes Technology and Commercialization Status, InvenSense

Nota katalogowa ADXL345 Digital Accelerometer firmy Analog Devices

Nota katalogowa BMC 150 6-axis eCompass firmy Bosch

Nota katalogowa BMG 160 Digital, triaxial gyroscope sensor firmy Bosch

Nota katalogowa L3GD20 3-axis Digital output gyroscope firmy ST

Nota katalogowa LIS3MDL Digital output magnetic sensor firmy ST

Nota katalogowa LSM303DLHC Ultra compact high-performance eCompass module firmy ST

Nota katalogowa MPU-6000 and MPU-6050 Product Specification Revision 3.4 firmy InvenSense

PN-91 S-02030, Pojazdy samochodowe, przyczepy i naczepy. Trójwymiarowy układ odniesienia i punkty bazowe. Nazwy i określenia.

Pomiary, praca zbiorowa pod red. J. Piotrowskiego, WNT, Warszawa, 2009

Wagli A., Skaloud J., Turning Point. Trajectory Analysis for Skiers, InsideGNSS, Spring 2007, str. 24-34

Waluś K. J., Analiza sygnałów dyskretnych w procesie modelowania ruchu pojazdów samochodowych, Rozprawa Doktorska, Poznań, 2009

Wetzstein G., Inertial Measurement Units I, EE 267 Virtual Reality Lecture 9, Stanford

Wnuk M., Filtracja Komplementarna w inercyjnych czujnikach orientacji, Politechnika Wrocławska, Wrocław, 2014

Woodman J. O., An Introduction to Inertial Navigation, UoC, Cam-bridge, 2007

Zakrzewski J., Kampik, M. Sensory i Przetworniki Pomiarowe, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, 2013

Zhi R., A Drift Eliminated Attitude & Position Estimation Algorithm In 3D, Graduate College Dissertations and Thesis, 2016

Published
2019-02-28
Section
Articles