دوره 18، شماره 4 - ( مجله کنترل، جلد 18، شماره 4، زمستان 1403 )
جلد 18 شماره 4,1403 صفحات 13-1 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Haghighi Tajvar P, Dehghan Banadaki S M M, Rajabi M J. Optimization based In-Motion Alignment for SINS using Velocity/Position Integration. JoC 2025; 18 (4) :1-13
URL: http://joc.kntu.ac.ir/article-1-1016-fa.html
URL: http://joc.kntu.ac.ir/article-1-1016-fa.html
حقیقی تاجور پیام، دهقان بنادکی سید محمد مهدی، رجبی محمد جواد. ترازیابی حین حرکت با رویکرد بهینه‌سازی به کمک انتگرال‌گیری از سرعت/موقعیت در سیستم‌های ناوبری اینرسی. مجله کنترل. 1403; 18 (4) :1-13
ترازیابی حین حرکت با رویکرد بهینه‌سازی به کمک انتگرال‌گیری از سرعت/موقعیت در سیستم‌های ناوبری اینرسی
1- دانشکده مهندسی برق، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران
2- مجتمع دانشگاهی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران
2- مجتمع دانشگاهی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران
چکیده: (4072 مشاهده)
در این مقاله روش جدیدی برای ترازیابی در حین حرکت برای سیستم‌های ناوبری اینرسی متصل به بدنه ارزان قیمت با رویکرد مبتنی بر بهینه‌سازی ارائه شده است. در این روش پیشنهادی، از اطلاعات سرعت خطی و موقعیت اندازه‌گیری شده توسط سیستم موقعیت‌یاب جهانی و همچنین خروجی‌های حسگرهای اینرسی برای تولید بردار مشاهدات استفاده شده است. در این روش، با بکارگیری رویکرد تخمین دو نمونه‌ای و گسسته‌سازی جملات انتگرالی موجود در بردار مشاهدات، یک الگوریتم بهینه‌سازی بازگشتی مبتنی بر مشاهدات سرعت/موقعیت برای تخمین ماتریس وضعیت توسعه یافته است. در مقایسه با روش مرسوم تولید بردار مشاهدات با انتگرال‌گیری از سرعت، روش پیشنهادی با حفظ تقریبی سرعت همگرایی، به‌دلیل استفاده از مشاهدات موقعیت دارای قوام بیشتر در برابر بایاس و نویز اندازه‌گیری موجود در خروجی حسگرهای اینرسی است. الگوریتم پیشنهادی در کاربردهایی که شامل تغییرات سریع در سرعت زاویه‌ای دستگاه بدنه اندازه‌گیری شده توسط ژیروسکوپ‌ها و نیروی اندازه‌گیری شده دستگاه بدنه توسط شتاب‌سنج‌ها است، تخمین‌های مناسبی ارائه می‌دهد. نتایج شبیه‌سازی در سناریوهای مختلف حاکی از آن است که پس از گذشت صد ثانیه، مقدار RMS خطای تخمین در سیستم ناوبری اینرسی ارزان قیمت ADIS16488 برای زاویه سمت کمتر از مقدار 0.6 درجه، زاویه فراز کمتر از مقدار 0.1 درجه و زاویه غلت کمتر از مقدار 0.3 درجه خواهد بود. این دقت در تخمین زوایای اویلر اولیه برای ترازیابی غیردقیق در حین حرکت کافی به‌حساب می‌آید.
واژه‌های کلیدی: سیستم ناوبری اینرسی متصل به بدنه، ترازیابی در حین حرکت، ترازیابی مبتنی بر بهینه‌سازی، بردار مشاهدات افزونه، انتگرال‌گیری از سرعت/موقعیت.
نوع مطالعه: پژوهشي |
موضوع مقاله:
تخصصي
دریافت: 1403/4/27 | پذیرش: 1403/10/8 | انتشار الکترونیک پیش از انتشار نهایی: 1403/10/13 | انتشار: 1403/12/20
دریافت: 1403/4/27 | پذیرش: 1403/10/8 | انتشار الکترونیک پیش از انتشار نهایی: 1403/10/13 | انتشار: 1403/12/20
فهرست منابع
1. [1] قسمتی، حیرانی نوبری، عاروان، کاشانی نیا، 1399. تحلیل خطای انحراف ژیروسکوپ در الگوریتم ناوبری مستقل از موقعیت سامانه‌ی اینرسی صفحه پایدار. مجله کنترل، جلد 14، شماره 2، صفحه 15-1.
2. [2] Savage, P.G., 2008. Computational elements for strapdown systems. Low Cost Navigation Sensors and Integration Technology, pp.3-3.
3. [3] Lu, Z., Li, J., Zhang, X., Feng, K., Wei, X., Zhang, D., Mi, J. and Liu, Y., 2020. A new in-flight alignment method with an application to the low-cost SINS/GPS integrated navigation system. Sensors, 20(2), p.512. [DOI:10.3390/s20020512]
4. [4] Xu, X., Sun, Y., Yao, Y. and Zhang, T., 2021. A robust in-motion optimization-based alignment for SINS/GPS integration. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 23(5), pp.4362-4372. [DOI:10.1109/TITS.2020.3044084]
5. [5] Ouyang, W. and Wu, Y., 2022. Optimization-based strapdown attitude alignment for high-accuracy systems: Covariance analysis with applications. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic systems, 58(5), pp.4053-4069. [DOI:10.1109/TAES.2022.3157570]
6. [6] قهرمانی, ماجدالحسن، 1401. طراحی الگوریتمی برای افزایش همگرایی فیلتر کالمن توسعه‌یافته مبنی بر مدل پیش‌بین تفاضلی در ترازیابی سامانه ناوبری اینرسی و تحلیل پایداری آن. مجله کنترل، جلد 16، شماره 1، صفحه 36-27.
7. [7] Chang, L., Qin, F. and Jiang, S., 2019. Strap-down inertial navigation system initial alignment based on modified process model. IEEE Sensors Journal, 19(15), pp.6381-6391. [DOI:10.1109/JSEN.2019.2910213]
8. [8] Lu, J., Xie, L. and Li, B., 2015. Analytic coarse transfer alignment based on inertial measurement vector matching and real-time precision evaluation. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 65(2), pp.355-364. [DOI:10.1109/TIM.2015.2502879]
9. [9] Chattaraj, S., Mukherjee, A. and Chaudhuri, S.K., 2013. Transfer alignment problem: Algorithms and design issues. Gyroscopy and navigation, 4(3), pp.130-146. [DOI:10.1134/S2075108713030036]
10. [10] Zhao, H., Shang, H., Wang, Z. and Jiang, M., 2011, June. Comparison of initial alignment methods for SINS. In 2011 9th World Congress on Intelligent Control and Automation (pp. 42-47). IEEE. [DOI:10.1109/WCICA.2011.5970584]
11. [11] Li, W., Tang, K., Lu, L. and Wu, Y., 2013. Optimization-based INS in-motion alignment approach for underwater vehicles. Optik, 124(20), pp.4581-4585. [DOI:10.1016/j.ijleo.2013.01.069]
12. [12] Jin, K., Chai, H., Su, C., Xiang, M. and Hui, J., 2022. An optimization-based in-motion fine alignment and positioning algorithm for underwater vehicles. Measurement, 202, p.111746. [DOI:10.1016/j.measurement.2022.111746]
13. [13] Chang, L., Qin, F. and Jiang, S., 2019. Strap-down inertial navigation system initial alignment based on modified process model. IEEE Sensors Journal, 19(15), pp.6381-6391. [DOI:10.1109/JSEN.2019.2910213]
14. [14] Chang, L., Li, J. and Li, K., 2016. Optimization-based alignment for strap-down inertial navigation system: Comparison and extension. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 52(4), pp.1697-1713. [DOI:10.1109/TAES.2016.130824]
15. [15] Wu, M., Wu, Y., Hu, X. and Hu, D., 2011. Optimization-based alignment for inertial navigation systems: Theory and algorithm. Aerospace science and technology, 15(1), pp.1-17. [DOI:10.1016/j.ast.2010.05.004]
16. [16] Wahba, G., 1965. A least squares estimate of satellite attitude. SIAM review, 7(3), pp.409-409. [DOI:10.1137/1007077]
17. [17] Titterton, D. and Weston, J.L., 2004. Strap-down inertial navigation technology (Vol. 17). IET. [DOI:10.1049/PBRA017E]
18. [18] Huang, Y., Zhang, Y. and Chang, L., 2018. A new fast in-motion coarse alignment method for GPS-aided low-cost SINS. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, 23(3), pp.1303-1313. [DOI:10.1109/TMECH.2018.2835486]
19. [19] Chang, L., Zha, F. and Qin, F., 2017. Indirect Kalman filtering based attitude estimation for low-cost attitude and heading reference systems. IEEE/ASME Transactions On Mechatronics, 22(4), pp.1850-1858. [DOI:10.1109/TMECH.2017.2698639]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
