Digitaalisen magneettikompassin ja satelliittinavigoinnin vertailu pohjoistuksen toteutuksessa

Abstract

Tässä tutkimuksessa keskitytään älykkäiden antureiden, kuten digitaalisen magneettikompassin sekä satelliittipaikannuksen, integroimiseen osaksi testipenkkiä mastopään suuntatiedon määrittämiseen. Tarkka suuntatieto on erityisen tärkeää autonomisten sovellusten kannalta, joissa laitteen on tunnettava tarkasti oma suuntansa sekä sijaintinsa reaaliajassa. Älykkäiden antureiden käyttö mahdollistaa mekaanisten laitteiden korvaamisen ja tarjoaa täten luotettavan tavan hankkia ajantasaista suuntatietoa. Tutkimuksessa keskitytään digitaalisen magneettikompassin ja satelliittipaikannuksen vertailuun mastopään suunnan löytämisessä. Tavoitteena on arvioida kunkin teknologian suorituskykyä itsenäisesti, kun mastopään on tunnettava tarkasti oma suuntansa suhteessa pohjoiseen. Vertailu kattaa antureiden soveltuvuuden autonomisiin sovelluksiin, joissa suuntatiedon tarkkuus on keskeisessä asemassa. Tutkimuksen avulla pyritään tarjoamaan ymmärrystä siitä, miten digitaalinen magneettikompassi sekä satelliittipaikannus voivat toimia mastopään suuntauksessa sekä millaisia ominaisuuksia kullakin teknologialla on tässä kontekstissa. Lisäksi tutkimuksessa analysoidaan kunkin mittausteknologian käyttäjäystävällisyyttä, nopeutta sekä olosuhdevaatimuksia. Tutkimuksen pääasiallisena tavoitteena on selvittää, kumpi mittausteknologia tarjoaa tarkemman suuntatiedon, kun halutaan saavuttaa 1 asteen tarkkuus. Tutkimus suoritetaan kokeellisena tutkimuksena, jossa on empiirisen tutkimuksen piirteitä. Tällöin keskiössä ovat konkreettiset aineistot sekä tutkittavan muuttujan määrittely. Tutkimusaineisto kerätään testipenkin avulla, johon anturit ovat integroitu. Tutkimusaineistoa eli antureiden mittaustietoa analysoidaan tilastollisia menetelmiä, kuten moodia, mediaania sekä histogrammia hyödyntäen, jolloin tutkimustuloksista saadaan luotua yksikäsitteinen sekä tarkka kuva. Tutkimuksen tuloksena havaittiin, että digitaalisella kompassilla ja satelliittipaikannuksella on erilaiset olosuhdevaatimukset. Kompassien tarkkuuteen vaikuttaa pääasiallisesti magneettikenttien muutokset. Satelliittipaikannuksessa suurimmat virheiden aiheuttajat ovat fyysiset katveet sekä satelliittien sijainti. Lisäksi havaittiin, että digitaalinen magneettikompassi pystyy tuottamaan suuntatietoa 1 asteen tarkkuudella useimmissa testipisteissä. Antennien sijainneista laskettu suuntatieto ei taasen täyttänyt tutkimuksen tarkkuusvaatimusta. Tulosten perusteella digitaalista magneettikompassia voidaan käyttää mastopään pohjoistuksessa. Jatkotoimenpiteenä tulisi selvittää tuottaako digitaalinen magneettikompassi tarkkaa suuntatietoa myös muita virheen kompensaatiosekvenssejä hyödyntäen sekä kuinka paljon ulkoiset magneettikentät vaikuttavat digitaalisen magneettikompassin mittaukseen.