Resumen

La estimación de la orientación a partir de un conjunto de sensores magnéticos, de velocidad angular y de gravedad (MARG) es un problema clave en aplicaciones relacionadas con la mecatrónica. Este trabajo propone un nuevo método en el que se diseña un esquema de filtro de Kalman basado en cuaterniones. La ecuación cinemática de cuaterniones se emplea como modelo del proceso. Con nuestras contribuciones previas, establecemos el modelo de medida del cuaternión de actitud a partir del acelerómetro y el magnetómetro, que posteriormente se demuestra que es el más rápido (computacionalmente) entre los algoritmos representativos de determinación de actitud de dicha combinación de sensores. Posteriormente se realiza un análisis de varianza que permite la actualización óptima del filtro propuesto. El algoritmo se implementa en hardware del mundo real donde se llevan a cabo experimentos para revelar las ventajas del método propuesto con respecto a los convencionales. El enfoque propuesto también se valida en un vehículo aéreo no tripulado durante un vuelo real. Los resultados muestran que el método propuesto es más rápido que cualquier otro basado en Kalman e incluso más rápido que algunos complementarios, manteniendo la precisión en la estimación de la actitud.

• Materias:Biotecnología Redes de sensores Sistema de sensores Diagnóstico de fallas Tecnología de sensores Diagnóstico de fallos
• Subjects:Biotechnology Sensor networks Sensor system Fault diagnosis Sensor technology
• Palabras claves:algoritmos representativos de determinación de la actitud, esquema de filtro de kalman, precisión de la estimación de la actitud, tal combinación de sensores, vehículo aéreo no tripulado, cuaternión, estimación de la orientación, análisis de la varianza, tasa angular, cuaternión de actitud
• Keywords:representative attitude determination algorithms, kalman filter scheme, attitude estimation accuracy, such sensor combination, unmanned aerial vehicle, quaternion, orientation estimation, variance analysis, angular rate, attitude quaternion