نویززدایی حسگرهای ژیروسکوپ و شتاب ‏سنج با استفاده از تبدیل موجک لیفتینگ مبتنی بر سخت افزار arm

سامانه‌ی ناوبری اینرسی (ins) یک دستگاه ناوبری است که از یک واحد محاسبه کننده، حسگرهای حرکت (شتاب‌سنج) و حسگرهای چرخش (ژیروسکوپ) برای محاسبه مداوم موقعیت، جهت و سرعت یک جسم متحرک بدون نیاز به مرجع خارجی استفاده می‏کند. با این حال، با گذشت زمان به دلیل نویزهای جمع‌شونده شتاب‌سنج و ژیروسکوب، دقت سامانه کاهش می‌یابد. بنابراین، استفاده از یک الگوریتم کمکی برای حذف نویز بسیار موثر است. الگوریتم طرح لیفتینگ (موجک نسل دوم) یکی از روش‏های مورد استفاده حذف نویز، در این سامانه‏ها است. به دلیل پایین بودن بار محاسباتی، این روش قابل پیاده‏سازی به صورت برخط است. هدف از این مقاله، پیاده‌سازی الگوریتم طرح لیفتینگ با استفاده از سخت‏افزار arm برای حسگرهای ارزان قیمت ins ، به منظور بهبود عملکرد این نوع حسگرها است. نتایج بدست آمده نشان می‏دهد که بهبود برای شتاب‏سنج و ژیروسکوپ به ترتیب برابر 30% و 41% و به صورت برخط است. همچنین، خطای متوسط ریشه دوم میان سخت‏افزار و محاسبات نرم‎افزاری برای شتاب‏سنج برابر 0.0082 و برای ژیروسکوپ 0.0899 برابر است.

arm-based denoising of the accelerometer and gyroscope via lifting wavelet transform

the inertial navigation system (ins) is a fundamental navigational apparatus, employing a processor in conjunction with motion and rotation sensors (accelerometers and gyroscopes) to continually compute a vehicle’s positional coordinates, orientation, and velocity devoid of external reference points. over time, however, the system’s precision degrades due to accumulated sensor noise. to address this, the lifting scheme algorithm, specifically the second-generation wavelet variation, is deployed as an effective noise reduction method, known for its low computational demands amenable to real-time implementation. this paper aims to implement the lifting design algorithm on arm hardware, targeting low-cost ins sensors to enhance performance. empirical results demonstrate substantial 30% and 41% improvements in accelerometer and gyroscope performance in real-time scenarios. furthermore, hardware and software calculation comparisons reveal the rmse and mae are x,y for accelerometer measurements and x,y for gyroscope, respectively.