یک رویکرد فیلترینگ مستقیم جدید مبتنی بر روش مدل چندگانه تعاملی در سامانه ناوبری تلفیقی GPS و INS

Abstract

در این مقاله، جهت افزایش دقت ناوبری در تلفیق سامانه موقعیت یاب جهانی (Global Positioning System; GPS) و سامانه ناوبری اینرسی (Inertial Navigation System; INS)، یک رویکرد فیلترینگ مستقیم جدید به نام فیلتر کالمن توسعه یافته ردیابی قوی تصحیح‌شده مدل چندگانه تعاملی (IMM-RSTEKF Interacting Multiple Model Refined Strong Tracking Extended Kalman Filter;) طراحی شده است. در ساختار پیشنهادی، ضمن استفاده از معادلات ناوبری اینرسی و معادلات ردیابی به منظور بهبود دقت موقعیت و سرعت، برای افزایش دقت زوایای وضعیت، از روش های تخمین وضعیت مبتنی بر ژیروسکوپ (Gyroscope)، شتاب سنج و GPS بهره برده شده است. همچنین، به منظور مقاوم سازی فیلتر کالمن توسعه یافته (Extended Kalman Filter; EKF) در مقابل خطای مدل سازی، از روش ردیابی قوی تصحیح‌شده (Refined Strong Tracking; RST) استفاده شده است. سپس، روش پیشنهادی با استفاده از داده های جمع‌آوری‌شده در یک آزمایش میدانی واقعی توسط هواپیما راستی آزمایی شد و در ادامه، نتایج روش پیشنهادی با نتایج روش های فیلترینگ غیرمستقیم فیلتر کالمن متداول، فیلترینگ مستقیم فیلتر کالمن خنثی (Unscented Kalman Filter; UKF) و فیلتر کالمن توسعه یافته مدل چندگانه تعاملی (IMM-EKF) مقایسه شدند. نتایج به‌دست‌آمده عملکرد دقیق تر روش پیشنهادی را در مقایسه با سه روش قبلی در سامانه تلفیق GPS/INS نشان داده اند.