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Estudio de la problemática asociada al seguimiento de trayectoria mediante una unidad de medida inercial

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2015-07
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2015-07-09
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El presente proyecto fin de carrera tiene como objetivo el estudio de la problemática asociada a la utilización de una unidad de medida inercial (IMU por sus siglas en inglés, inertial measurement unit) para obtener la orientación, velocidad y posición de un objeto. Un sistema de medida inercial es un dispositivo electrónico que consta de unos sensores inerciales, típicamente acelerómetros y giróscopos, aunque también pueden estar provistos de magnetómetros. Estos tres sensores se utilizan para el cálculo de la orientación del dispositivo. Por una parte se obtiene la orientación a partir del acelerómetro y del magnetómetro gracias a las medidas de la gravedad y el campo magnético terrestre que nos proporcionan cada uno de ellos respectivamente. A su vez, también se puede utilizar el giróscopo para obtener la orientación del dispositivo a partir de una orientación inicial. Por último se utilizan distintos algoritmos, como un filtro complementario o un filtro extendido de Kalman, para combinar de distintas maneras las orientaciones obtenidas y así tener mayor precisión en la orientación resultante. La segunda parte consiste en hallar la velocidad y posición del dispositivo, utilizando para ello la orientación calculada en el paso anterior y las medidas de la aceleración proporcionadas por el acelerómetro. Todo este proceso está influido por problemas típicos de los sensores, como pueden ser mala calibración, ruido excesivo, etc., y por errores inherentes al sistema, como la no linealidad de las orientaciones, la deriva en el tiempo debido a medidas incrementales, etc. Para la realización de este proyecto se montará un circuito a partir de un Arduino y de una placa que contiene los sensores necesarios: acelerómetro, giróscopo y magnetómetro. El Arduino se utilizará para leer las medidas de cada uno de los sensores. El sistema montado será capaz de presentar los datos por el puerto serie del Arduino y escribirlos en una tarjeta de memoria, utilizando en cada caso el que mejor nos convenga. A partir de aquí se tratarán estos datos para obtener la orientación, velocidad y posición del dispositivo con la mayor precisión posible.
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Keywords
Unidad de medida inercial, Sensores inerciales, Dispositivos electrónicos, IMU (Inertial Measurement Unit), Acelerómetro, Giróscopo
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