ارزیابی روش‌های SPS، RLS و MP در کالیبراسیون MEMS_IMU

تاریخچه واحد اندازه­گیری اینرسی (IMU) به سال 1930 میلادی برمی­گردد. در آن زمان این فناوری به دلیل محدودیت­های جدی آن در اندازه، هزینه و مصرف انرژی، قابل بکارگیری در دستگاه­های کوچک و استفاده عموم نبوده است. پیشرفت­های اخیر سنجنده­های واحد اندازه­گیری اینرسی از نوع میکروالکترومکانیکی (MEMS) که بسیار سبک­تر، کوچک­تر و ارزان­تر از دیگر انواع سیستم­های اینرسی می­باشند. اما با این وجود این سیستم­ها نسبت به سیستم­های اینرسی دیگر دقت پایین­تری دارند. بنابراین برای بهبود در عملکرد و دقت مشاهدات، سیستم­های اینرسی نیاز به کالیبراسیون دارند. در این مقاله در ابتدا به معرفی انواع سیستم­های اینرسیایی و تمرکز بیشتر بر روی سیستم­های مبتنی بر میکروالکترومکانیکی پرداخته شده است و  مدل ریاضی مورد استفاده که در آن خطاهای بایاس، فاکتور مقیاس و عدم تعامد محور­ها قرارگرفته است. در ادامه راهکارهای برای کالیبره سازی سیستم های اینرسیایی بصورت استاتیک ارائه شده است. که این روش­ها به ترتیب شش موقعیت استاتیک (SPS)، چند موقعیتی (MP) و کمترین مربعات بازگشتی (RLS) می­باشند که منجر به تعیین پارامترهای خطای واحد اندازه گیری اینرسیایی می­شوند. در این پژوهش از نرم افزار  OARS استفاده شده است، یک سیستم جمع­آوری داده توسعه یافته بر روی سیستم عامل آندروید می­باشد. نتایج روش­های پیشنهادی نشان دادند که اولا در مدل ریاضی با 12 پارامتر وابستگی بالای بین پارامتر­ها نسبت به  مدل ریاضی با 9 پارامتر وجود دارد. ثانیا اگر از مشاهدات خام با یک وضعیت خاص ابتدا میانگین گرفته شود و این مقادیر وارد معادلات گردد نتایج بهتری دارد نسبت به وارد کردن مشاهدات خام یا مشاهداتی که به روش تبدیل موجک گسسته نویزشان حذف شده است. مقادیر خطا واحد اندازه­گیری در روش چند موقعیتی در این سه حالت به ترتیب بدست 0.082345، 0.083140 و 0.082952 متر بر مجذور ثانیه آمده است. ثالثا نتایج مقدار خطا واحد اندازه­گیری در سه روش پیشنهادی به ترتیب 0.146245، 0.161520 و 0.082345 متر بر مجذور ثانیه و علت عدم نیاز به­ جمع­آوری داده در حالت خاص (تراز دقیق سیستم اینرسی) برای تعیین پارامتر­های کالیبراسیون نشان می­دهد که روش چند موقعیتی از دو روش دیگر بهتر عمل کرده است.