Posicionamiento de un automóvil en espacios reducidos utilizando un sistema de navegación inercial con filtros de kalman

Abstract

Los navegadores inerciales o INS son sistemas diseñados para ayudar a la navegación que mediante acelerómetro y giroscopio otorgan una posición estimada del vehículo en el que se encuentren instalados, se usan comúnmente en los sistemas náuticos, de aviación y naves espaciales, pero en los últimos años con el avance de automóviles inteligentes se han implementado en estos mismos. El proyecto es un navegador inercial de bajo costo hecho con filtros de Kalman, este se encuentra montado sobre un automóvil de juguete y el navegador se implementa por medio de Arduino, logrando así no solo tener un bajo costo de implementación sino una mejora significativa en la precisión de los sensores utilizados para hallar la posición del automóvil de juguete. La posición se determina por medio de las variables de distancia y los ángulos Roll, Pitch, Yaw o RPY. El sistema funciona gracias a un acelerómetro, giroscopio, y un sensor de efecto hall que funciona como odómetro, el filtro de Kalman se encarga de unir el rendimiento de estos sensores que por sí solos tienen ciertas imprecisiones, pero en conjunto mejoran notablemente. Para validar los resultados obtenidos por el algoritmo de Kalman, se realizaron pruebas especificadas en el procedimiento, con registros y gráficas.

Inertial Navigators or INS are systems designed to aid navigation that, by means of an accelerometer and gyroscope, give us an estimated position of the vehicle in which they are installed, which are commonly used in nautical, aviation and spacecraft systems, but in the latter years with the advancement of smart cars have been implemented in these. The project is a low-cost inertial navigator made with Kalman filters, it is mounted on a toy car and the browser is implemented by means of arduino, thus achieving not only a low cost implementation but a significant improvement in the precision of the sensors used to find the position of the toy car. The position is determined by means of the distance variables and the RPY angles. The system works thanks to an accelerometer, gyroscope, and a hall effect sensor that works as an odometer The Kalman filter is responsible for uniting the performance of these sensors, which by themselves have certain inaccuracies, but overall they improve significantly. To validate the results obtained by the Kalman algorithm, tests specified in the procedure were performed, with records and graphs.