IMU sensörlerinde olası hataların değerlendirilmesi
Evaluating possible errors in IMU sensors
Yazar: ÇAĞIN AĞIRDEMİR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SERDAR ARITAN
Hacettepe Üniversitesi / Bilişim Enstitüsü / Bilgisayar Grafiği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology
Dizin: Ataletsel ölçüm birimi = Inertial measurement unit ; Hareket yakalama = Motion capture ; MEMS = MEMS ; Modelleme = Modelling

Özet:
Ataletsel çalışma prensibine sahip sensörler insan modelleme ve navigasyon uygulamaları başta olmak üzere birçok farklı alanda kullanılmaktadır. Ataletsel sensörlerin ana bileşenleri olan ivmeölçer ve jiroskop sensörleri günümüzde mikromekanik sistem teknolojisiyle üretilebilmektedir. Düşük maliyet ve yüksek miktarda üretilebilmesiyle birlikte performanslarında düşüş gözlemlenmektedir. Bu nedenle ateletsel sensör performanslarının iyileştirilmesi için çeşitli hata telafi algortimaları önerilmiştir. Deterministik ve olasılıksal ataletsel sensör hataları ve bu hataları oluşturan parametrelerle arasındaki ilişkiler, hata telafi algoritmalarının temelini oluşturmaktadır. Hata telafi algoritmalarının, yüksek doğrulukta hata telafisini gerçekleştirebilmesi için sensör hataları ve hata kaynakları arasındaki ilişkiyi ortaya koyan hata modellemesinin oluşturulması kritik önem taşımaktadır. Bu tez çalışmasında, ataletsel sensör hatalarının modellenebilmesi için insan kol ve bacak hareket benzeşimini 2 boyutlu olarak yapabilme kapasitesine sahip bir test cihazı üretildi. İki farklı açısal hızda ataletsel sensörünün üç farklı eksenine ayrı ayrı insan hareket benzeşimi test cihazıyla uygulandı ve Gaussian dağıtım modeli kullanılarak sensör ölçüm dağılımları incelendi. Uygulanan insan kol ve bacak açısal haraketlerine ait fiziksel etkilerin ve sensör sıcaklık stabilitesinin, ataletsel sensör hata dağılımları üzerindeki etkisini araştırıldı.

Abstract:
Sensors with inertial working principle are used in many different fields, especially in human modeling and navigation applications. Accelerometer and gyroscope sensors, which are the main components of inertial sensors, can be produced with micromechanical system technology today. A decrease is observed in their performance as well as low cost and high production amount facts. Therefore, various error compensation alogirthms have been proposed to improve inertial sensor performances. Deterministic and probabilistic inertial sensor errors and their relationships with the parameters that cause these errors from the basis of error compensation algorithms. In order for error compensation algorithms to perform high accuracy error compensation, it is critical to establish error modeling that reveals the relationship between sensor errors and error sources. In this thesis, a test device capable of simulating human arm and leg movements was produced in order to model inertial sensor errors. Three different axes of inertial sensors at two different angular velocities were applied separately with a human motion simulation test device, and sensor error distributions were calculated using the Gaussian distribution model. The effect of angular motion physical effects and stability of sensor temperature on inertial sensor error distributions was investigated using the test device.