Data-fusion for Rotation Measurement

Cílem této práce je navržení a realizace modulu určujícího otočení ve třech vzájemně kolmých osách. Práce je rozdělena do šesti celků. V první části je pojednáno o snímači úhlové rychlosti – gyroskopu. Rozebráno je jeho použití pro měření otočení. Další část práce se zabývá snímačem zrychlení – akcelerometrem ve funkci snímače náklonu. Třetí část rozebírá snímač magnetického pole – magnetometr ve funkci elektronického kompasu. U každého snímače je rozebrána problematika parazitních vlivů. Předchozí části tvoří základ pro HW návrh modulu. Ten je objasněn ve čtvrté části. Zabývá se zejména použitými součástkami pro zpracování signálů ze snímačů. Další část tvoří popis programového vybavení modulu. Zde je pojednáno o programovém vybavení jednotlivých snímačů a způsobu měření na nich. Poslední část tvoří popis programového vybavení řídící aplikace v počítači. Pozornost je věnována především zpracování dat ze snímačů a jejich kompenzaci vůči parazitním vlivům.The goal of this paper is to design and implement a module to determine the rotation around three axes normal to each other. The paper is divided into six parts. The first part deals with the rate sensor - the gyroscope. It is explicated how the gyroscope is used for rotation measurement. The next part of the paper explains the acceleration sensor – the accelerometer, functioning as an inclination sensor. The third part analyses the magnetic field sensor – the magnetometer, functioning as an electronic compass. With each type of sensor, the problems of parasitic influences are discussed. The foregoing parts constitute the basis for the HW of the module design that is explained in the forth parts. It deals especially with components used for processing the sensor signals. The next part is a description of the software of the module. Here, the software of the particular sensors and measurement methods used with them are discussed. The last part describes the software of the control application in the computer. The attention is paid especially to processing data from the sensors and their compensation against parasitic influences.