FenixEdu™

Dissertação

{pt_PT=Sistema de Medição Vetorial do Campo Magnético Terrestre para Apoio à Navegação por GPS} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=A navegação por GPS apresenta incertezas elevadas, principalmente quando os equipamentos são utilizados em áreas urbanas e por pedestres. Este trabalho aborda o tema da medição vetorial do campo magnético terrestre, utilizado nos sistemas de navegação por GPS para determinar a direção de progressão do movimento. Para medir de forma rigorosa o campo foi necessário dimensionar, projetar e construir um dispositivo que utiliza um sensor magnético de três eixos, de modo a evitar a não horizontalidade do plano de medida. O instrumento foi desenhado em computador e construído com uma impressora 3D pelo método de Fusão e Deposição de Material (FDM). É utilizado um sensor de magnetorresistência anisotrópica (AMR) e os circuitos de apoio ao sensor foram desenhados e impressos em placas de circuitos integrados (PCB), usando o método de transferência térmica de toner. Para fazer a conversão analógico/digital do sinal e a comunicação com o computador é utilizado um microcontrolador de baixo custo, o Arduino UNO. O algoritmo de calibração do sensor foi desenvolvido em MATLAB, utilizando um método de calibração rápida para magnetómetros tri-axiais. Por ser objetivo do trabalho determinar a direção através dos dados do campo magnético terrestre, é necessário recolher as medidas para a calibração conhecendo também as suas posições. São apresentados dois métodos distintos, um que recolhe os pontos segundo posições aleatórias e outro segundo posições predefinidas. O resultado é um sistema calibrado de medição do campo magnético terrestre que fornece a direção com uma incerteza conhecida. , en=The magnitude and orientation of terrestrial magnetic field are well known on every spot of the Earth surface. Navigation by GPS has high uncertainty, mostly when the equipment is used in urban areas or by pedestrians. This work is about the vectorial measurement of terrestrial magnetic field, used in GPS navigation systems to determine heading. To measure the field rigorously it was necessary to dimension, project and build a device that uses a magnetic sensor of three axis, to avoid non-horizontality of measurement surface. The device was designed on a PC and build with a 3D printer, using Fusing and Deposition of Material method (FDM). It is used an anisotropic magnetoresistance sensor (AMR) and support circuits were designed and printed on circuit boards (PCB), using toner transfer method. To convert the signal from analogic to digital and to communicate with PC it is used a low cost microcontroller, Arduino UNO. The calibration algorithm of sensor was developed in MATLAB, using a fast calibration method for tri-axial magnetometers. The goal of this work is to determine the heading using earth’s magnetic field, so it is necessary to collect data points knowing also the position. Two different methods are presented, one that collects points in aleatory positions and other under predetermined positions. The result of this work is a calibrated system to measure terrestrial magnetic field that provides heading with a known uncertainty.}
Keywords: {pt=campo magnético terrestre, magnetómetros, AMR, PCB, algoritmo de calibração rápida, direção, en=earth magnetic field, magnetometers, AMR, PCB, fast calibration algorithm, heading}

Discussão: maio 19, 2017, 11:0