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In this paper, a new technique for attitude and heading reference system (AHRS) using low-cost MEMS sensors of the gyroscope, accelerometer, and magnetometer is addressed particularly in vibration environments. The motion of MEMS sensors interact with the scale factor and cross-coupling errors to produce random errors by the harsh environment. A new adaptive attitude estimation algorithm based on the Kalman filter is developed to overcome these undesirable side effects by analyzing windowed measurement error covariance. The key idea is that performance degradation of accelerometers, for example, due to linear vibrations can be reduced by the proposed measurement error covariance analysis. The computed error covariance is utilized to the measurement covariance of Kalman filters adaptively. Finally, the proposed approach is verified by using numerical simulations and experiments in an acceleration phase and/or vibrating environments.
#AHRS (Attitude & # Heading Reference System) #INS (Inertial Navigation System) #EKF (Extended Kalman Filter) #Attitude determination

목차

Abstract
1. Introduction
2. Attitude and Heading Reference System
3. Windowed Measurement Error Covariance
4. Numerical Simulations
5. Experiments
6. Conclusions
References

참고문헌 (17)

참고문헌 신청
Cho, A., Kim, J., Lee, S., Choi, S., Lee, B., Kim, B. and Kee, C., “Fully Automatic Taxiing, Takeoff and Landing of a UAV Using a Single-Antenna GPS Receiver Only”, Control, Automation and Systems, ICCAS'07. International Conference on. IEEE, 2007. Babu, R. and Wang, J., “Improving the Quality of IMU-Derived Doppler Estimates for Ultra-Tight GPS/INS Integration”, GNSS2004, 2004, pp. 16-19. Sabatini, A. M., “Quaternion-Based Extended Kalman Filter for Determining Orientation by Inertial and Magnetic Sensing”, IEEE Transactions on Biomedical Engineering, Vol. 53, No. 7, 2006, pp. 1346-1356. Rong, Z., et al. “A Linear Fusion Algorithm for Attitude Determination Using Low Cost MEMS-based Sensors.” Measurement, Vol. 40 No. 3, 2007, pp. 322-328. Lai, Y.-C., Jan, S.-S., and Hsiao, F.-B., “Development of A Low-cost Attitude and Heading Reference System Using A Three-axis Rotating Platform.” Sensors, Vol. 10, No. 4, 2010, pp. 2472-2491.

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