اخبار و اعلانات

 آمار

تعداد نشریات38
تعداد شماره‌ها1,244
تعداد مقالات9,010
تعداد مشاهده مقاله7,870,861
تعداد دریافت فایل اصل مقاله4,720,737
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). پدافند الکترونیکی و سایبری, 15(1), 153-165.
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)". پدافند الکترونیکی و سایبری, 15, 1, 1398, 153-165.
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)', پدافند الکترونیکی و سایبری, 15(1), pp. 153-165.
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). پدافند الکترونیکی و سایبری, 1398; 15(1): 153-165.

ناوبری دقیق یک شناور دریایی به کمک تلفیق سامانه‌های INS و GPS و بهره گیری از فیلتر کالمن توسعه یافته(یادداشت مهندسی)

مکانیک هوافضا
مقاله 12، دوره 15، شماره 1 - شماره پیاپی 55، اردیبهشت 1398، صفحه 153-165    اصل مقاله (611.98 K)
نویسنده
سید وحید قاسم زاده*
فارس - زاهدشهر - خیابان امام حسین - منزل غلامعلی قاسم زاده
تاریخ دریافت: 12 شهریور 1397،  تاریخ بازنگری: 30 بهمن 1397،  تاریخ پذیرش: 28 شهریور 1397 
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.
کلیدواژه‌ها
سامانه ناوبری اینرسی؛ شتاب‌سنج؛ ژیروسکوپ؛ سامانه موقعیت‌یاب جهانی؛ فیلتر کالمن توسعه‌یافته
عنوان مقاله [English]
Accurate Navigation of Marine Vessel, Using the Integration of Inertial Navigation System (INS) and Global Positioning System (GPS), Applying Extended Kalman Filter
چکیده [English]
Inertial navigation is a method to determine the position, velocity and attitude of a vehicle. In these systems, three perpendicular accelerometers and three perpendicular gyroscopes are used to measure linear accelerations and angular velocities of vehicles, respectively. Using some special equations and the measured accelerations and angular velocities, the position, velocity and attitude of a vehicle can be determined. Although these systems have great advantages, some disadvantages such as the increase of error position, velocity and attitude of vehicle by the passage of time exist. These disadvantages are due to errors of inertial sensors. In this paper, firstly, a suitable error model of inertial sensors is proposed. In the following, to decrease these errors and to correct the operation of inertial navigation system; the INS is integrated with GPS. Integration of INS and GPS is done using extended Kalman filter. To this purpose, required equations and relations for integration of INS and GPS are extracted and proposed completely and illustratively. Finally, the simulation of integration of INS and GPS is presented for two different motion scenarios. The results of simulation show great improvements in characteristic of INS+GPS system in comparison to INS individually.
کلیدواژه‌ها [English]
Inertial Navigation, Accelerometers, Gyroscope, GPS, Extended Kalman Filter
مراجع
  1. 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.##
  2. 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.##
  3. 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.##
  4. 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.##
  5. 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.##
  6. 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.##
  7. 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.##
  8. 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.##
  9. Bijker, J. “Development of an attitude  Reference System For An Airship”, M.sc Dissertation, University of Stellenbosch, Faculty Electrical and Electronic Engineering, 2006.##
  10. Titterton, D. and Weston, J. “Strapdown Inertial Navigation Technology’’, (2nd Edition), Institution of Engineering and Technology, United Kigdom, 2004.##
  11. Huijts, M. “Low-Cost GPS Aided Inertial Navigation System for Vehicular Applications”,  M.sc Dissertation, KTH Royal Institute Of Technology in Stochholm, 2005.##
  12. 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.##
  13. 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)##
آمار
تعداد مشاهده مقاله: 362
تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 361