مکان یابی یک auv با ترکیب مدل های سینماتیکی و دینامیکی و اطلاعات حسگرها

در این پروژه به مکان¬یابی یک وسیله زیر آبی خودگردان پرداخته شده است. امواج الکترومغناطیسی ماهواره¬ها نمی¬توانند در اعماق آب نفوذ کنند، بنابراین برای موقعیت یابی این وسیله نمی¬توان از سیستم موقعیت یابی ماهواره¬ای استفاده کرد. برای موقعیت یابی این وسایل از سیستم ناوبری اینرسی استفاده می شود. در این پروژه برای جلوگیری از افزایش خطا، اطلاعات حسگرهای سیستم اینرسی، از طریق فیلتر کالمن با اطلاعات حسگرهای فشارسنج، سرعت¬سنج مکانیکی و قطب¬نما ترکیب می¬شوند تا تخمین بهتری از موقعیت وسیله بدست آید. در این تحقیق، علاوه بر مدل سینماتیکی، از مدل دینامیکی سیستم نیز در فیلتر کالمن استفاده شده تا در مواردی که اطلاعات حسگرها در دسترس نیست، بتوان به موقعیت¬یابی ادامه داد. مدلی که برای شبیه¬سازی این وسیله زیر آبی خودگردان استفاده شده است، یک مدل غیرخطی با حرکت شش درجه آزادی است. شبیه سازی بر اساس مدل دینامیکی وسیله زیرآبی nps-auv ii در محیط نرم¬افزار متلب انجام شده و الگوریتم مکان یابی نیز در همین محیط نوشته شده است. روش تخمین چند مدلی استفاده شده در این تحقیق، روش تخمین چند مدلی ایستا بر اساس فیلتر کالمن است. شبیه سازی الگوریتم تخمین موقعیت در مانورهای مختلف، توانایی این روش در تخمین موقعیت وسیله در مودهای حرکتی عمق و فرمان را نشان می دهد. از مودهای تفکیک شده به عنوان مدل وسیله در فیلتر کالمن استفاده شده است زیرا ضرایب هیدرودینامیکی در این مودها موجود است. نتایج این تحقیق نشان می¬دهد که استفاده از روش تخمین چند مدلی، باعث افزایش دقت تخمین متغیرها شده است. این افزایش دقت در متغیرهایی که برای آنها اندازه¬گیری خارجی موجود نیست، قابل ملاحظه است.