Orientation detection system with auto-compensation of measurement errors

Abstract

The development of modern technologies requires the creation of increasingly accurate and reliable systems for determining the spatial orientation of objects. This is especially true for the aviation, space, automotive, and robotics industries. One of the key aspects of such systems is the accuracy of determining the orientation parameters, which significantly depends on the quality of measurement error correction. The problem of measurement errors is an integral part of the orientation determination process. These errors can be caused by various factors, including sensor noise, external influences such as magnetic fields, atmospheric interference, and other dynamic changes in the operating conditions of the equipment. Therefore, the development of effective methods for auto-compensating for these errors is an urgent task. This thesis is devoted to the development of an orientation determination system with autocompensation of measurement errors. We will focus on analyzing the main sources of errors, developing a mathematical model for autocompensating these errors, and verifying the model in practice. An important part of the work is the study and modeling of orientation measurement processes, as well as the development and testing of algorithms for correcting measurement errors. The aim of the thesis is to create a reliable and efficient system capable of providing high accuracy of orientation determination in various operating conditions. The implementation of this system involves the integration of theoretical developments with experimental studies, which will provide a deep understanding of error compensation mechanisms and increase the efficiency of the system in real conditions. The results of this work can be used to increase the accuracy of navigation systems, improve motion control systems for robots, cars, aircraft, and other mobile objects, and optimize the operation of industrial automatic control systems. Thus, the thesis is aimed at solving important applied problems and contributes to the further development of research in this area. In the course of the work, a thorough analysis of existing methods will be carried out, new algorithms for efficient auto-compensation of errors will be developed, and their effectiveness will be investigated on real and test data. Considerable attention will also be paid to verification of theoretical developments using experimental methods, including the implementation of system prototypes and their testing under controlled conditions.

Розвиток сучасних технологій вимагає створення все більш точних і надійних систем визначення просторової орієнтації об'єктів. Особливо це стосується авіаційної, космічної, автомобільної та робототехнічної промисловості. Одним із ключових аспектів таких систем є точність визначення параметрів орієнтування, від якої суттєво залежить якість корекції похибок вимірювань. Проблема похибок вимірювань є невід'ємною частиною процесу визначення орієнтації. Ці помилки можуть бути викликані різними факторами, включаючи шум датчика, зовнішні впливи, такі як магнітні поля, атмосферні перешкоди та інші динамічні зміни в умовах роботи обладнання. Тому розробка ефективних методів автокомпенсації цих похибок є актуальною задачею. Дана дипломна робота присвячена розробці системи визначення орієнтації з автокомпенсацією похибок вимірювань. Ми зосередимося на аналізі основних джерел помилок, розробці математичної моделі для автокомпенсації цих помилок і перевірці моделі на практиці. Важливою частиною роботи є дослідження та моделювання процесів вимірювання орієнтації, а також розробка та тестування алгоритмів виправлення похибок вимірювань. Метою дипломної роботи є створення надійної та ефективної системи, здатної забезпечувати високу точність визначення орієнтації в різних умовах експлуатації. Впровадження даної системи передбачає інтеграцію теоретичних розробок з експериментальними дослідженнями, що дозволить глибоко зрозуміти механізми компенсації похибок і підвищити ефективність системи в реальних умовах. Результати роботи можуть бути використані для підвищення точності навігаційних систем, удосконалення систем керування рухом роботів, автомобілів, літаків та інших мобільних об’єктів, оптимізації роботи промислових систем автоматичного керування. Таким чином, дипломна робота спрямована на вирішення важливих прикладних завдань і сприяє подальшому розвитку досліджень у цій галузі. У ході роботи буде проведено ретельний аналіз існуючих методів, розроблено нові алгоритми ефективної автокомпенсації похибок, а також досліджено їх ефективність на реальних і тестових даних. Значну увагу також буде приділено верифікації теоретичних розробок експериментальними методами, включаючи впровадження прототипів системи та їх тестування в контрольованих умовах.