Treghetsnavigasjon av skøyteløper på bane

Abstract

Oppgaven tar for seg fart- og posisjonsanalyse ved treghetsnavigasjon på en hurtigløpsbane for skøyter. Treghetssensorene som brukes er akselerometeret og gyroskopet. Dataene fra treghetssensorene hentes ut av en app på en Iphone 13Pro hvor også sensorene ligger internt. For å ha kontroll på hva som skjer med sensorene, legges Iphonen flatt på en kasse som plasseres på isen. En skøyteløper dytter kassen langs markeringslinjen i isen som følger indre løpsbane rundt banen. Et tidtakersystem registrerer passeringstiden på 5 ulike punkter langs linjen.

Fremgangsmåten baserer seg på å kalkulere en starttilstand med x- og y-aksen horisontalt for aksesystemet til akselerometeret. Starttilstanden korrigeres av gyroskopet når systemet blir satt i bevegelse slik at aksesystemet holdes likt. På denne måten kan gravitasjonen som påvirker systemet fjernes og det blir enklere å se hva systemet blir utsatt for i testen. Et kalmanfilter modellert på dobbelintegrasjon tar videre inn de korrigerte målingene samt passeringspunktene fra tidtakersystemet for å estimere farten og posisjonen.

Resultatet fra undersøkelsene gav store avvik fra virkelig fart og posisjon. Likevel kan det konkluderes med at dette er en fremgangsmåte som det kan bygges videre på. Utfordringene relaterer seg til kalibrering og skalering av sensorene samt en svakhet i få målinger av passeringspunkt.

The scope of this study is to determine if inertial navigation could be helpfull for a speedskater on the rink. It uses a box pushed around the track to simulate the skater under controlled circumstances. The fusion of accelerometer and gyroscope is an important task to be mananged her. It uses x and y horisontaly alligned to create a start position for the test. The gyroscope shall holde the system that way fo measure the acceleration in the right axis og movement. Then teh results are integrated and fused with position estimates form a timekeeping system at the arena. The fusion is done in a Kalman filter.The results had som big deviation from the true posistion, mostly due to gyroscopic integrated drift. It anyway shows that it is possible to estimate the velocity and posistion with som more advanced fusion techniques.