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

Abstract

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.