تخمین موقعیت یک خودرو هدایت اتوماتیک با استفاده از یک تخمین زن غیر خطی

موقعیت یابی مهم ترین وظیفه یک سامانه ناوبری است و عموماً بر اساس مختصات موقعیت، بردار سرعت و زوایای سمت و تراز به دست آمده از سامانه ناوبری، سیگنال های هدایت و کنترل تعیین می شوند. در یک سامانه ناوبری اینرسی (ins) که محاسبات آن بر مبنای قانون دوم نیوتون است، عموماً از خروجی حسگرهای اینرسی (شتاب سنج و ژیروسکوپ) پرهزینه برای تعیین موقعیت استفاده می شود. در سال های اخیر به منظور کاهش هزینه موقعیت یابی، استفاده از حسگرهای اینرسی کم هزینه و خصوصاً نوع ریزالکترومکانیکی (mems) مورد توجه قرار گرفته است. در یک سامانه ناوبری اینرسی شامل حسگرهای اینرسی کم هزینه به علت وجود عدم قطعیت های قابل توجه از نوع نویز، بایاس و دریفت، خطای موقعیت یابی در مدت زمان کوتاهی افزایش می یابد، بنابراین ترکیب آن با یک سامانه کمکی مانند سامانه موقعیت یاب جهانی (gps)، به منظور کاهش خطای سامانه ناوبری اینرسی به وسیله یک الگوریتم تخمین زن پیشنهاد می شود. گیرنده های سامانه موقعیت یاب جهانی به وسیله اندازه گیری فاصله موقعیت گیرنده از چند ماهواره به تعیین مستقیم موقعیت می پردازند، لذا خطای موقعیت به دست آمده از آن ها با گذشت زمان افزایش نمی یابد. معادلات این سامانه ترکیبی (ins/gps) شامل جمله های غیرخطی از متغیرهای حالت (موقعیت و سرعت) است. علاوه بر بخش های غیرخطی، وجود نویز، بایاس، دریفت و همچنین عدم قطعیت در دینامیک سامانه، محاسبه دقیق متغیرهای حالت سامانه غیرخطی را مشکل می کند، لذا تخمین حالت به شکل تخمین توابع توزیع متغیرهای حالت سامانه با استفاده از اندازه گیری های سامانه موقعیت یاب جهانی و دینامیک سامانه انجام می شود. تخمین زن بهینه برای سامانه های خطی، تخمین زن کالمن (kalman filter) است که از نوع توسعه یافته آن می توان در سامانه های غیرخطی استفاده کرد. علیرغم کاربرد ساده تخمین زن های کالمن توسعه یافته (ekf)، که بر اساس خطی سازی سامانه غیرخطی طراحی می شوند، این تخمین زن ها عموماً در سامانه هایی که رفتار غیرخطی قابل توجهی از خود نشان می دهند دچار مشکل می شوند که برای حل این مشکل، استفاده از یک تخمین زن غیرخطی پیشنهاد می شود. در این پایان نامه هدف پیاده سازی یک تخمین زن حالت غیرخطی برای سامانه ناوبری ترکیبی ins/gpsدر حضور عدم قطعیت ها است. در پایان نتایج حاصل از تخمین زن طراحی شده علاوه بر شبیه سازی با داده های تست های انجام شده بر روی خودرو ارزیابی می گردد و نتایج تخمین بدست آمده از سامانه ناوبری اینرسی با نقشه مسیر یا خروجی سامانه موقعیت یاب جهانی مقایسه می شود.