مکان یابی غیرمتمرکز در سیستم های ناوبری زیزآب

با توجه به کاربرد گسترده و رو به رشد سیستم های ناوبری و وسایل خودگردان در صنایع مختلف، پژوهش های زیادی در پیشبرد علم هدایت و سیستم های ناوبری انجام شده است. به طور کلی علم مربوط به هدایت این سیستم ها را می توان در سه دسته موقعیت یابی، مکان یابی و نقشه برداری و مکان یابی همزمان دسته بندی کرد. در این تحقیق تلاش شده است تا مکان یابی یک سیستم خودگردان زیرآبی با شش درجه آزادی با استفاده از الگوریتم ترکیب اطلاعات به انجام رسد. ابزار مورد استفاده در اجرای این ترکیب، فیلتر کالمن است. البته با توجه به رفتار غیرخطی سیستم مورد بررسی، فرم توسعه یافته فیلتر کالمن پیاده سازی شده است. به منظور افزایش دقت در تعیین موقعیت، ساختاری غیرمتمرکز برای ترکیب اطلاعات ارائه شده و فیلتر مورد استفاده در غیرمتمرکزسازی ساختار فیلتر اطلاعات است. الگوریتم تخمینی شامل دو حلقه مستقل است که حلقه ی اول، حسگرهای ژیروسکوپ، سرعت سنج داپلری، فشارسنج و قطب نمای مغناطیسی را در بر می گیرد. حلقه ی دوم نیز شامل شتاب سنج، عمق یاب صوتی، ژیروسکوپ تک محوره و دو عدد شیب سنج است. در ابتدا به معرفی فیلتر کالمن توسعه یافته و روابط حاکم بر آن پرداخته می شود. همچنین با توجه به غیرمتمرکز بودن ساختار حل مسئله، نحوه منطبق ساختن روابط فیلتر با این ساختار و همچنین هماهنگ سازی داده ی خروجی حسگرها مورد بررسی قرار گرفته است. به دلیل عدم دسترسی به نمونه واقعی و درعین حال نیاز به مسیری برای مقایسه با مسیر تخمینی، با استفاده از معادلات دینامیکی، حرکت یک وسیله نمونه در محیط نرم افزارمتلب شبیه سازی شده است. مدل مورد استفاده در فیلتر کالمن برای پیش بینی حرکت، با استفاده از معادلات سینماتیکی و بر مبنای مدل خطا (فیلتر کالمن غیرمستقیم)، استخراج شده است. با پیاده سازی الگوریتم طراحی شده مسیرهای حاصل از تخمین غیرمتمرکز با مسیر واقعی مقایسه شده اند. نتایج حاصل نشان می دهد که دو حلقه مسیر را با دقت های مختلفی تخمین می زنند و دقت مقادیر تخمین زده شده به وجود حسگرهای کمکی برای اندازه-گیری متغیرهای مورد بررسی بستگی دارد.