Análise De Erros Para Alinhamento Em Ahrs - Parte I: Algoritmo Triad

Abstract

In most autonomous navigation systems, the initial orientation of the vehicle is not initially known. The alignment is a stage that precedes the navigation process, and is responsible for determining the orientation of the vehicle. However, low-grade inertial sensors are not recommended to perform the alignment process, since the readings of their angular rate sensors are not capable of providing accurate measurements of the Earth's rotation rate. Therefore, some authors propose the use of magnetometers, and the observation of the Earth's magnetic field density vector in the alignment. This paper investigates the problem of stationary alignment for low-grade Attitude and Heading Reference Systems (AHRS). In this work, we present the error analysis of the traditional Three-Axis Attitude Determination (TRIAD) algorithm. Simulated results corroborate the proposed errors analysis, evidencing the main differences, advantages and drawbacks of the use of each of these algorithms. Thus, this work serves as a basis for future research, especially those devoted to autonomous navigation using low-grade sensors. Resumo: Na maioria dos sistemas de navegação autônoma, a orientação inicial do veículo nãoé conhecida inicialmente. O alinhamentoé uma fase que antecede a etapa de navegação, eé responsável pela orientação do veículo. Contudo, sensores inerciais de baixo nível não são recomendados para realizar o processo de alinhamento, uma vez que as leituras de seus girômetros não são capazes de fornecer medições precisas da taxa de rotação terrestre. Diante disso, alguns autores propõem a utilização de magnetômetros, e utilizam observações do vetor densidade de campo magnético terrestre no alinhamento. Este artigo investiga o problema do alinhamento utilizando sensores de baixo nível para Sistemas de Referência de Orientação e Rumo (AHRS) em estado estacionário. Neste trabalho,é apresentada a análise de erros do tradicional algoritmo TRIAD (Determinação da Orientação via Três Eixos). Resultados simulados corroboram a análise de erros proposta. Dessa forma, este trabalho serve como base para futuras pesquisas, principalmente aquelas relacionadasà navegação autônoma utilizando sensores de baixo custo.