Anteproyecto trabajo de grado.

...

En general el proceso para la reconstrucción de la trayectoria consiste de los siguientes pasos tal y como se puede observar en la Fig. 2.

Fig. 2 Diagrama de boques básico de un sistema reconstructor de trayectoria.

- Pre-procesamiento de los Datos: en esta etapa lo que se hace es eliminar los errores inherentes a los sensores.

- Estimación de la orientación: en esta etapa con los datos obtenidos por los giroscopios se estima la orientación del dispositivo en el sistema de coordenadas de referencia, esto se hace integrando una vez la velocidad angular entregada por el giroscopio.

- Transformación de coordenadas: en esta etapa lo que se hace es cambiar el sistema de coordenadas de los datos del acelerómetro que están en las coordenadas del cuerpo a las coordenadas de referencia esto se hace aplicando un algoritmo que se basa en las coordenadas obtenidas en el paso anterior.

- Estimación de la posición: en esta etapa se integran dos veces las señales de los acelerómetros en las coordenadas de referencia.

Después de realizar los pasos mencionados anteriormente solo queda realizar un algoritmo que permita la visualización de la trayectoria que se ha recorrido en una interfaz grafica, uniendo los datos de posición obtenidos en el paso anterior.

---------------------------------------------------------------

-

Reconstrucción de la trayectoria Hardware utilizado.

-

Unidad de medición inercial IMU:

Es un dispositivo electrónico que usa una combinación de acelerómetros y giroscopios para medir la velocidad, la orientación y las fuerzas gravitacionales de un objeto.

Una IMU generalmente se compone de tres acelerómetros y tres giroscopios. Los acelerómetros están colocados de tal forma que sus ejes de medición son ortogonales entre sí. Ellos miden la aceleración inercial, también conocida como fuerzas G. Los tres giróscopos están colocados en un patrón ortogonal similar, midiendo la velocidad angular en referencia a un sistema de coordenadas seleccionada en forma arbitraria.

-

Giroscopios MEMS

Los giroscopios son dispositivos capaces de medir la velocidad rotacional con referencia a un sistema de coordenadas seleccionado de forma arbitraria.

Aunque hay diferentes tecnologías utilizadas para la construcción de los giroscopios, los basados en la tecnología MEMs son actualmente los más utilizados, debido a su bajo costo de manufactura en comparación con otras tecnologías.

Un giroscopio MEMs se basa en el efecto Coriolis para su funcionamiento, el cual establece que en un marco de referencia girando a una velocidad angular ω, una masa moviéndose con velocidad experimenta una fuerza: [pic 2][pic 3][pic 4]

-

Acelerómetros MEMS.

Los acelerómetros son dispositivos que permiten medir la aceleración inercial en un eje, aunque gracias a los recientes avances en la tecnología es posible construir acelerómetros de tres ejes (X, Y, Z) en un solo chip de silicio, incluyendo además la parte electrónica encargada de procesar las señales.

Los acelerómetros basados en tecnologías MEMs se dividen principalmente en dos clases. La primera clase consiste de acelerómetros mecánicos que miden el desplazamiento de una masa suspendida. La segunda clase se compone de acelerómetros de estado sólido los cuales miden los cambios de frecuencia de un elemento vibrante causado por un cambio de tensión.

-

ADIS16355

El ADIS16355 es un sistema de sensado inercial que consta de un acelerómetro de 3 ejes, y un giroscopio de tres ejes.

Este sensor utiliza tecnología de procesamiento de señales mixtas para producir una solución altamente integrada que provee un sensado inercial calibrado y digital. Además cuenta con una interface SPI y una estructura de registros de salida simple que permite un fácil acceso a los datos y a los controles de configuración.

El puerto SPI proporciona acceso a los siguientes sensores embebidos: las velocidades angulares en los ejes X-, Y-, y Z-, la aceleración lineal en los ejes X-, Y-, y Z-, la temperatura interna; la fuente de alimentación, y la entrada analógica auxiliar. Los sensores inerciales están alineados con precisión a través de los ejes, y están calibrados para el offset y la sensibilidad. Un controlador embebido compensa de forma dinámica todas las influencias más importantes sobre los sensores MEMS, manteniendo precisas las salidas de los sensores, sin necesidad de pruebas, circuitos externos, o la intervención del usuario

Cuenta con las siguientes funciones programables que simplifican la integración del sistema: calibración automática del bias, el filtrado digital y la tasa de muestreo, auto-prueba, manejo de la energía, el monitoreo de las condiciones, y una entrada/salida digital extra.

-

Operación Básica

El ADIS16355 esta diseñado para una simple integración en el diseño de sistemas, requiere solamente una fuente de alimentación de 5 V, y un puerto SPI estándar de 4 cables. Todas las salidas y funciones programables por el usuario son manejadas por una estructura simple de registros. Cada registro es de 16 bits y tiene su propio mapa de bits. Los 16 bits en cada registro consisten de un byte superior (D8 a D15) y un byte inferior (D0 a D7), cada uno con su propia dirección de 6 bits.

La interface serial (SPI) del puerto incluye cuatro señales: chip select (), reloj serial (SCLK), entrada de datos (DIN), y salida de datos (DOUT). La línea de habilita el puerto SPI y las tramas de cada evento de SPI. Cuando esta señal es alta, la línea DOUT está en un estado de alta impedancia y las señales en DIN y SCLK no tienen un impacto sobre la operación. Una trama de datos completa contiene 16 ciclos de reloj. Debido a que el puerto SPI opera en modo full-dúplex, soporta simultáneamente, las funciones de recepción (DIN) y transmisión (DOUT) de 16-bits durante la misma trama de datos. Esto permite al usuario configurar el siguiente ciclo de lectura, mientras