Realizzazione di una scheda di Realizzazione di una scheda di acquisizione dati da interfacciare ad un acquisizione dati da interfacciare ad un microprocessore ARM ed impiego dellamicroprocessore ARM ed impiego della

stessa per applicazioni mobili stessa per applicazioni mobili

Laureando:Laureando: Relatori:Relatori:Danilo DalenaDanilo Dalena Sergio CarratoSergio Carrato

Slim HachaniSlim Hachani

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Premessa

GE863-PRO3 (Telit): Processore GSM/GPRS

quadband Microcontrollore ARM9

AT91SAM9260:• 220 MIPS• Interfacce SPI, I2C, SD/MMC,

USB,…• Sistema operativo Linux

8/64 MB SDRAM + 4 MB Flash

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Problema

Sfruttare GE863-PRO3 per sviluppo di applicazioni quali:

Rilevazione del nord magnetico (Compass)

Realizzazione di un sistema di navigazione inerziale (INS)

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Soluzione

Usare sensori per rilevare: Campo magnetico terrestre Accelerazione di gravità Accelerazione dinamica Velocità angolare

Compass

INS

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Sensor Board (1/3)

Componenti scelti: Campo magnetico Magnetometro

HMC1052L (assi x e y) + HMC1051Z (asse z)

Accelerazione (statica + dinamica) Accelerometro ADXL330 (assi x, y e z)

Velocità angolare Giroscopio 3 x LISY300AL (asse z)

Convertitore analogico-digitale AD7718

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Sensor Board (2/3)

LISY300AL (z)

LISY300AL (x)

LISY300AL (y)

HMC1051Z (z)

HMC1051Z (x,y)

ADXL330 (x,y,z)

AD7718:ADC ΔΣ con 10 ingressi 24 bit di risol interfaccia SPI

Connettore26 pin

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Sensor Board (3/3)

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Interfacciamento

GE863-PRO3

Interface Board

Motherboard

Adapter Board

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Linux O.S.

Formato da: Filesystem (JFFS2, contiene directory

predefinite) Linux kernel

gestisce processi, memoria e periferiche dispone di moduli, cioè driver per uso di:

GPIO SPI SD/MMC

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Acquisizione

Si sviluppa applicativo in C che: Riceve i dati dei sensori tramite bus SPI Salva i dati su scheda SD

Da analisi statistica dei dati si ricava: Errore sistematico Errore statistico

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Accorgimenti

Per ridurre: Errore sistematico

calibrazione Errore statistico

Riduzione banda segnaleAumento tempo acquisizione dell’ADCFiltro alpha-trimmed

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Algoritmo Compass (1/2)

Per rilevare nord magnetico, si ha

θ = arctan (mY / mX)

Sensor Board su piano xy

Altrimenti tilt compensation(calcolo inclinazione Sensor Board)

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Algoritmo Compass (2/2)

θ = arctan (Y / X)

X = mX ·cos(φ) + mY ·sin(φ) ·sin(ρ) - mZ ·sin(φ) ·cos(ρ)

Y = mY ·cos(ρ) + mZ ·sin(ρ)

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Algoritmo INS (1/2)

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Algoritmo INS (2/2)

ωB(t) C(t) aG(t) = C(t) · aB(t)

vG(t+δt) = vG(t) + δt · (aG(t) - gG)

sG(t+δt) = sG(t) + δt · vG(t)

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Risultati

Algoritmo Compass: OK, con precisione di ± 0.3°

Algoritmo INS: Errore crescente nel tempo,

con drift di 5.5 m dopo 60 secondi

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Conclusioni

Per migliorare algoritmo INS