Mechanische Stimulation inertialer Mikrosensorik zur Verbesserung der Fehlerschätzung:
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
München
Verlag Dr. Hut
2018
|
| Ausgabe: | 1. Auflage |
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| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XIV, 134 Seiten Illustrationen, Diagramme |
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| adam_text | Mechanische Stimulation inertialer Mikrosensorik
zur Verbesserung der Fehlerschätzung
Vom Fachbereich Maschinenbau
an der Technischen Universität Darmstadt
zur Erlangung des Grades eines Doktor-Ingenieurs (Dr -Ing )
genehmigte
Dissertation
vorgelegt von
Dipl -Inform Martin Nowara
aus Erbach im Odenwald
Berichterstatter:
Mitberichterstatter:
Tag der Einreichung:
Tag der mündlichen Prüfung:
Prof Dr -Ing U Klingauf
Prof Dr -Ing M Becker
03 07 2017
15 11 2017
D17
Inhaltsverzeichnis
Symbole und Abkürzungen IX
Indizes IX
Koordinatensysteme IX
Matrizen IX
Griechische Symbole X
Lateinische Symbole XI
Abkürzungen XIII
1 Einleitung und Motivation 1
1 1 Ziel der Arbeit 4
1 2 Struktur der Arbeit 6
2 Stand der Technik im Bereich der Inertialnavigation und künstlichen Anregung 9
2 1 Strapdown Inertialnavigation 9
2 2 Filterstrukturen 12
221 ErrorStateSpace 13
222 StateSpace 14
2 3 Künstliche Anregung von Inertialsensorik 15
231 Grundidee 15
232 Verfahren aus der Literatur 16
233 Leistungsfähigkeit von INS und SINS im Vergleich 18
3 Grundlagen für den Entwurf des SLC-INS 21
3 1 Beobachtung von IMU-Fehlem durch künstliche Anregung 21
311 Theoretische Betrachtungen 22
312 Berücksichtigung von Sensorrauschen 26
313 Auswirkung pendelförmiger Anregungen 32
3 2 Definition des eingesetzten Bewegungsmodells 35
321 Anregung von Achse-A 36
322 Erweiterung der Anregung um Achse-B 38
323 Erweiterung der Anregung um Achse-C 40
4 Entwurf des SLC-INS 43
4 1 Filterstruktur 43
4 2 Filterzustände 46
4 3 Nichtlineare Filtergleichungen für EKF 48
V
4 4 Messmodelle 49
441 Geschwindigkeit 50
442 Position 50
443 Höhe 52
444 Heading 52
445 SIMU 53
446 Künstliche Anregung 55
5 Simulation 57
5 1 Aufbau 57
5 2 Sensorik 59
521 Position und Geschwindigkeit 59
522 Höhe 60
523 Heading 60
524 LC/MLC-IMU 61
525 SLC-IMU 61
5 3 Wahl der Anregungsparameter 63
531 Gütefunktional 64
532 Vergleich verschiedener Parameterkombinationen 65
5 4 Erzeugung der Trajektoriendynamik 70
5 5 Filtervergleich 72
551 Aufbau 72
552 Ergebnisse - Stillstand 74
553 Ergebnisse - Rollvorgang 78
554 Ergebnisse - Platzrunde 83
555 Ergebnisse - Monte-Carlo-Simulation 87
5 6 Fazit des Filtervergleichs 91
6 Experimentelle Untersuchungen 93
6 1 SIMU-Prototyp 93
611 Aufbau 94
612 Sensorik und Aktuatorik 96
613 Kalibrierung 97
614 Identifikation 101
6 2 Versuchsplattform 105
6 3 Messfahrten 107
631 Trajektorienbeschreibung 108
632 Ergebnisse des Postprocessing 109
6 4 Fazit der Messfahrten 112
7 Zusammenfassung und Ausblick 113
7 1 Zusammenfassung 113
VI
Inhaltsverzeichnis
7 2 Ausblick
114
Literaturverzeichnis 115
A Anhang zu Kapitel 2 121
A l Blockschaltbild Strapdown-Algorithmus 121
B Anhang zu Kapitel 3 123
B l Rotation eines mittelwertfreien und normalverteilten Rauschsignals 123
B 2 Jakobi-Matrix SLC-INS Filter 125
C Anhang zu Kapitel 5 127
C l Amplitudenkonfiguration (A* = 20°,AB = 10°) 127
C 2 Amplitudenkonfiguration (Aa = 30°,AB = 30°) 128
D Anhang zu Kapitel 6 129
D l Alternative Messstrecke 129
D11 Ergebnisse des Postprocessing 130
Inhaltsverzeichnis
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