Tipo di tesi | Tesi di laurea magistrale | ||||||||||||||||||||||||||||||
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Autore | GIORGIANNI, ANTONINO | ||||||||||||||||||||||||||||||
URN | etd-03232021-144831 | ||||||||||||||||||||||||||||||
Titolo | Studio del Filtro Esteso di Kalman per la Stima dell'Orientamento | ||||||||||||||||||||||||||||||
Titolo in inglese | Study of Extended Kalman Filter for Orientation Estimation | ||||||||||||||||||||||||||||||
Struttura | Dipartimento di Ingegneria | ||||||||||||||||||||||||||||||
Corso di studi | Ingegneria Elettronica (D.M.270/04) | ||||||||||||||||||||||||||||||
Commissione |
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Parole chiave |
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Data inizio appello | 2021-04-15 | ||||||||||||||||||||||||||||||
Disponibilità | Accesso limitato: si può decidere quali file della tesi rendere accessibili. Disponibilità mixed (scegli questa opzione se vuoi rendere inaccessibili tutti i file della tesi o parte di essi) | ||||||||||||||||||||||||||||||
Data di rilascio | 2061-04-15 | ||||||||||||||||||||||||||||||
Riassunto analitico
Questa tesi analizza il problema della determinazione dell’orientamento di un corpo rigido nello spazio, attraverso lo studio e l’implementazione di un filtro esteso di Kalman basato sui quaternioni. La stima dell’orientamento è realizzata partendo dalle misure disponibili di un sensore che include un giroscopio, un accelerometro e un magnetometro. Il vettore di stato utilizzato nel filtro di Kalman è composto dai quaternioni che descrivono la rotazione e dai vettori di bias dei sensori inerziali. L’inclusione dei vettori di bias nel vettore di stato permette una compensazione iterativa del bias. Le simulazioni effettuate evidenziano come la stima dell’orientamento è più precisa attraverso l’uso del filtro, in particolar modo nel caso in cui siano presenti disturbi sulle grandezze misurate, come instabilità sul bias dei sensori o variazioni nel campo magnetico misurato. |
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Abstract
This thesis deals with the problem of determining the orientation of a rigid body in space, using an extended Kalman filter based on quaternions. The orientation estimate is generated on the basis of the measurements made available by a sensor unit, consisting of a gyroscope, an accelerometer and a magnetometer. The state vector of the Kalman filter consists of the rotation quaternion augmented with the sensor’s bias vectors. The inclusion of the bias vectors allows to achieve in-line bias compensation. Computer simulations show that the use of an extended Kalman filter is beneficial to the orientation estimation, especially in the presence of bias instabilities or disturbances or of a magnetic field affecting the measurements. |
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