فارس - زاهدشهر - خیابان امام حسین - منزل غلامعلی قاسم زاده
چکیده
ناوبری اینرسی روشی برای تعیین موقعیت، سرعت و وضعیت یک وسیله است. در این سامانهها، سه شتابسنجِ عمود برهم، و سه ژیروسکوپِ عمود برهم، بهترتیب نقش اندازهگیری شتابهای خطی و سرعتهای زاویهای وسیله را بر عهده دارند؛ با استفاده از دادههای خروجی شتابسنجها و ژیروسکوپها و روابط خاص ناوبری اینرسی، تعیین موقعیت، سرعت و وضعیت انجام میپذیرد. علیرغم برخورداری این سامانه از مزایای فراوان، این روش معایبی نیز دارد که افزایش خطای سرعت و موقعیت و وضعیت وسیله با گذشت زمان، از مهمترین معایب آن است؛ این عیب، عمدتا از خطاهای حسگرهای اینرسی حاصل میشود. در این مقاله سعی شده است ابتدا خطاهای حسگرهای اینرسی (شتابسنجها و ژیروسکوپها) با یک مدل مناسب بیان شوند. در ادامه مقاله، جهت تصحیح عملکرد سامانه ناوبری اینرسی و کاهش خطاهای حسگرهای اینرسی، از تلفیق این سامانه با سامانه GPS و به کمک فیلتر کالمن توسعهیافته بهرهگیری میشود. در این راستا، معادلات و روابط لازم جهت تلفیق دو سامانه مذکور، به شیوهای گویا و کامل، استخراج و بیان میشوند. در پایانِ مقاله، شبیهسازیِ تلفیقِ این دو سامانه، در قالبِ دو سناریوی حرکتی یک شناور دریایی آورده میشود. نتایج شبیهسازی، نشان میدهد که تلفیق دادههای این دو سامانه، باعث بهبود قابل ملاحظهای در عملکرد سامانه ناوبری اینرسی و تصحیح خطاهای آن شده است.
Grigorie, T., Lungu, M., Raluca, I. and Obreja, R. “Concepts for Error Modelling of Miniature Accelerometers used in Inertial Navigation Systems’’, Annals of the University of Craiova. Electrical Engineering series, No. 34, pp. 212-219, 2010.##
Farid Abdelfatah, W., Georgy, J., Iqbal, U. and Noureldin, A. “FPGA-Based Real-Time Embedded System for RISS/GPS Integrated Navigation” Sensors, Vol 12, No. 2, pp.115-147, 2012.##
Duc-Tan, T., Fortier, P., and Huynh, H. “Design, Simulation, and Performance Analysis of an INS/GPS System using Parallel Kalman Filters Structure”. REV Journal on Electronics and Communications, Vol. 1, No. 2, pp. 88-96, 2011.##
Falco, G., Einicke, G., Malos, T., and Dovis, F. “Performance Analysis of Constrained Loosely Coupled GPS/INS Integration Solutions”, Sensors, Vol. 12, No.11, pp. 15983-16007, 2012.##
Sokolovic, V., Dikic, G., and Stancic, R. “Integration of INS, GPS, Magnetometer and Barometer for Improving Accuracy Navigation of the Vehicle”. Defence Science Journal, Vol. 63, No. 5, pp. 451-455, 2013.##
El-Diasty, M. “An Accurate Heading Solution using MEMS-Based Gyroscope and Magnetometer Integrated System(Preliminary Results)” ISPRS Annals of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Vol. II-2, , Toronto, 2014.##
Pham Van, T., Nguyen Van, T., and Nguyen, D. “15-State Extended Kalman Filter Design for INS/GPS Navigation System”, Journal of Automation and Control Engineering, Vol. 3, No. 2, pp. 109-114, 2015.##
Abdel-Hamid, W. “Accuracy Enhancement of Integrated MEMS-IMU/GPS Systems for Land Vehicular Navigation Applications”, Phd Dissertation, University of Calgary, Faculty of Geomatics Engineering, 2005.##
Bijker, J. “Development of an attitude Reference System For An Airship”, M.sc Dissertation, University of Stellenbosch, Faculty Electrical and Electronic Engineering, 2006.##
Titterton, D. and Weston, J. “Strapdown Inertial Navigation Technology’’, (2nd Edition), Institution of Engineering and Technology, United Kigdom, 2004.##
Huijts, M. “Low-Cost GPS Aided Inertial Navigation System for Vehicular Applications”, M.sc Dissertation, KTH Royal Institute Of Technology in Stochholm, 2005.##
Grigorie, T., Julia, N., Cepisca, C., Racuciu, C. and Raducanu, D. “Evaluation Method of the Sensors Errors in an Inertial Navigation”, Wseas Transations on Circuits and Systems. Vol. 7, No. 12, pp. 977-987, 2008.##
Ghasemzadeh, S.V. “Modelling and Simulating of Inertial Navigation Systems in Inertial, ECEF and NED Coordinate Systems”, Aero. Mech. J. Vol. 14, No. 4, pp. 75-89, 2018 (In Persian)##
قاسم زاده, سید وحید. (1398). ناوبری دقیق یک شناور دریایی به کمک تلفیق سامانه‌های INS و GPS و بهره گیری از فیلتر کالمن توسعه یافته(یادداشت مهندسی). مکانیک هوافضا, 15(1), 153-165.
MLA
سید وحید قاسم زاده. "ناوبری دقیق یک شناور دریایی به کمک تلفیق سامانه‌های INS و GPS و بهره گیری از فیلتر کالمن توسعه یافته(یادداشت مهندسی)". مکانیک هوافضا, 15, 1, 1398, 153-165.
HARVARD
قاسم زاده, سید وحید. (1398). 'ناوبری دقیق یک شناور دریایی به کمک تلفیق سامانه‌های INS و GPS و بهره گیری از فیلتر کالمن توسعه یافته(یادداشت مهندسی)', مکانیک هوافضا, 15(1), pp. 153-165.
VANCOUVER
قاسم زاده, سید وحید. ناوبری دقیق یک شناور دریایی به کمک تلفیق سامانه‌های INS و GPS و بهره گیری از فیلتر کالمن توسعه یافته(یادداشت مهندسی). مکانیک هوافضا, 1398; 15(1): 153-165.
)
