1
مجتمع برق و کامپیوتر، دانشگاه مالک اشتر، تهران ایران
2
مجتمع برق و کاتمپیوتر، دانشگاه مالک اشتر
3
مجتمع برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی مالک اشتر
چکیده
استفاده از وسایل نقلیه زیرآب خودگردان برای اکتشاف و علوم اقیانوس‌شناسی در دهه گذشته موردتوجه مراکز تحقیقاتی در سراسر جهان بوده است. ناوبری اینرسی معمولاً به‌عنوان اصلی‌ترین وسیله موقعیت‌یابی برای وسایل نقلیه زیرآب مورداستفاده قرار می‌گیرد. اشکال اصلی در استفاده تنها از سامانه ناوبری اینرسی خطای رو به رشد در موقعیت‌ها و وضعیت‌های برآورد شده به دلیل خطا در خروجی واحد اندازه‌گیر اینرسی و انتگرال‌گیری از آن‌ها است. به‌طور سنتی حسگرهای خارجی مانند سامانه موقعیت‌یاب جهانی، گیرنده‌های صوتی، سرعت‌سنج داپلری و یا یک دوربین برای کمک به راه‌حل ناوبری اینرسی جهت محدود کردن خطاهای تخمین استفاده شده‌اند. این حسگرهای کمکی چندین معایب عملی دارند که اساساً مربوط به اتکا به اطلاعات خارجی است. یکی از منابع اطلاعاتی که می‌تواند بدون نیاز به سنجش خارجی اضافی در ناوبری زیردریایی کمک کند، استفاده از مدل دینامیکی آن است. مدل وسیله قادر است حالت سامانه را مطابق با ورودی‌های کنترلی و نیروهای خارجی که روی آن عمل می‌کنند، نشان دهد. در این مقاله یک سامانه ناوبری اینرسی به کمک مدل برای زیردریایی ریموس 100 بر اساس یک مدل دینامیکی غیرخطی 6 درجه آزادی ارائه‌شده است. سامانه ناوبری ارائه‌شده از دانش دینامیک وسیله از طریق یک مدل ریاضی که به‌صورت تجربی تائید شده است بهره گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که سامانه ناوبری پیشنهادی قابلیت‌های ناوبری زیرآب را برای سامانه‌های فاقد وسایل کمکی مرسوم بهبود می‌بخشد.
Hegrenæs, Ø., Hallingstad, O., Gade, K., "Towards Model-Aided Navigation of Underwater Vehicles", MIC-journal, Vol. 28, no. 4 , pp. 113–123, 2007.##
Koifman, M., Bar-Itzhack, I.Y., "Inertial Navigation System Aided by Aircraft Dynamics. IEEE Trans. Control Syst. Technol. , Vol. 7, No. 4, pp. 487–493,1999.##
Koifman, M., Merhav, S.J., "Autonomously Aided Strap down Attitude Reference System", J. Guid. Control. Dyn, Vol. 14, No. 6, pp. 1164–1172, 1991.##
Vasconcelos, J.F., Silvestre, C., Oliveira, P., Guerreiro, B., "Embedded UAV Model and LASER Aiding Techniques for Inertial Navigation Systems", Control Eng. Pract. Vol. 18, No. 3, pp. 262–278, 2010.##
Julier, S.J., Durrant-Whyte, H.F., "Horizontal Model Fusion Paradigm”, Navigation and Control Technologies for Unmanned Systems, Vol. 2738, No. 1, pp. 37–48 ,1996.##
Bryson, M., Sukkarieh, S., "Vehicle Model Aided Inertial Navigation for a UAV Using Low-Cost Sensors", Proceedings of the Australasian Conference on Robotics and Automation. pp. 1–9, Dec 2004.##
Sendobry, A., "A Model Based Navigation Architecture for Small Unmanned Aerial Vehicles", Proceedings of the European Navigation Conference, London, UK, Nov 2011.##
Fossen, T.I., "Handbook of Marine Craft Hydrodynamics and Motion Control", John Wiley & Sons, 2011.##
Fossen, T.I., "How to Incorporate Wind, Waves and Ocean Currents in the Marine Craft Equations of Motion", IFAC Proc. Vol. 45, pp. 126–131, Jan 2012.##
Hegrenaes, Ø, Hallingstad, O., "Model-Aided INS with Sea Current Estimation for Robust Underwater Navigation", IEEE J. Ocean. Eng, Vol.36, No.2, pp. 316–337, 2011.##
Hegrenas, O., Berglund, E., Hallingstad, O., "Model-Aided Inertial Navigation for Underwater Vehicles", IEEE International Conference on Robotics and Automation. pp. 1069–1076, May 2008.##
Lv, P.F., He, B., Guo, J., Shen, Y., Yan, T.H. and Sha, Q.X., "Underwater Navigation Methodology Based on Intelligent Velocity Model for Standard AUV", Ocean Eng., Vol.202, No.15, pp.1-13, 2020.##
Karmozdi, A., Hashemi, M., Salarieh, H., Alasty, A., "INS-DVL Navigation Improvement Using Rotational Motion Dynamic Model of AUV", IEEE Sens. J., Vol. 20, No.23, pp. 14329–14336, 2020.##
Oertel, D., "Deep-Sea Model-Aided Navigation Accuracy for Autonomous Underwater Vehicles Using Online Calibrated Dynamic Models", Doctoral dissertation, KIT-Bibliothek, 2018.##
Devices, A., "IMU ADIS164890, technical documentation/data-sheets", http//www. Analog. Com, July 2018.
Titterton, D., Weston, J.L. and Weston, J., "Strap down Inertial Navigation technology", Vol. 17, IET Press, 2004.##
Farrell, J., "Aided Navigation: GPS with High Rate Sensors”, McGraw-Hill, Inc. 2008.##
Geridönmez, F., "Simulation of Motion of an Underwater Vehicle", Master's thesis, Middle East Technical University, 2007.##
Prestero, T.T.J., "Verification of a Six-Degree of Freedom Simulation Model for the REMUS Autonomous Underwater Vehicle", Doctoral dissertation, Massachusetts institute of technology, 2001.##
Pinheiro, B.C., Moreno, U.F., de Sousa, J.T.B., Rodriguez, O.C., "Kernel-Function-Based Models for Acoustic Localization of Underwater Vehicles”, IEEE J. Ocean. Eng. Vol. 42, No.1, pp. 603–618, 2016.##
Brown, R.G., Hwang, P.Y.C., " Introduction to Random Signals and Applied Kalman Filtering: With MATLAB Exercises”, J Wiley & Sons, 2012.##
)
