طراحی و پیاده‌سازی الگوریتم تخمین ارتفاع در ارتفاع‌سنج ترکیبی بارومتریک-اینرسی با استفاده از کنترل مدل پیش‌بین

نوع مقاله : پژوهشی کامل

نویسندگان

1 دانشیار، دانشکده‌ مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

2 کارشناسی ارشد، دانشکده‌ مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

3 دانشجوی دکتری، دانشکده‌ مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

4 دانشجوی دکتری، دانشکده‌ مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت‌ مدرس

چکیده

در این مقاله، به طراحی و پیاده‌سازی الگوریتم جدیدی بر مبنای کنترلر مدل پیش‌بین، به منظور کاهش خطای تخمین ارتفاع در کانال عمودی سامانه‌ی ناوبری اینرسی پرداخته می‌شود. در سامانه‌های ناوبری اینرسی ناپایداری کانال عمودی نه‌تنها سبب می‌شود که خطای اندازه‌گیری ارتفاع به صورت نمایی افزایش یابد، بلکه منجر به کاهش دقت در تخمین سایر متغیرهای حالت ناوبری نیز می‌شود. این موضوع اهمیت و ضرورت ارایه‌ی الگوریتمی کارآمد برای تخمین نسبتاً دقیق ارتفاع را نشان می‌دهد. در این مقاله، ارتفاع‌سنج ترکیبی بارومتری-اینرسی برای کاهش خطای کانال عمودی سامانه‌ی ناوبری اینرسی ارایه می‌شود. هدف اصلی از طراحی الگوریتم کنترلگر مدل پیش‌بین این است که با وجود خطاهای اندازه‌گیری در حسگرهای ناوبری اینرسی، بتوان ناپایداری کانال عمودی را کنترل نموده و تخمین نسبتاً دقیقی از ارتفاع ارایه کرد. به منظور پیاده‌سازی الگوریتم ارایه شده و صحه‌گذاری آن از تست خودرو استفاده می‌شود. نتایج حاصل از تست نشان می‌دهد که با استفاده از الگوریتم طراحی شده، دقت تخمین ارتفاع عمودی به میزان قابل توجهی افزایش خواهد یافت.

کلیدواژه‌ها


[1]     Collinson R.P.G., Introduction to avionics systems, 2nd ed., Springer, Boston, 2003.
[2]     Windall W.S. and Sinha P.K., Optimizing the gains of the baro-inertial vertical channel, J. Control and Dynamics, vol. 3, pp. 172-178, 1980.
[3]     Seo J., Lee J.G. and Park C.G., Bias Suppression of GPS Measurement in Inertial Navigation System Vertical Channel, Proc. of IEEE/ION Position, Location and Navigation Symposium, Monterey, CA, USA, pp. 143-147, 2004.
[4]     Whang I.H., and Ra W.S., Barometer Error Identification Filter Design using Sigma Point Hypothese, International Conference of ICCAS'07, Seoul, Korea, pp. 1410-1415, 2007.
[5]     Sabatini A.M. and Genovese V., A stochastic approach to noise modeling for barometric altimeters, J. Sensors, vol. 13, pp. 692-707, 2013.
[6]     Spitzer C.R., Avionics development and implementation, Taylor and Francis, Virginia, USA, 2007.
[7]     P. Doostdar, and J. Keighobadi; Design and implementation of SMO for a nonlinear MIMIO AHRS, J. Mechanical system and signal processing, vol. 32, pp. 94-115, 2012.
[8]     Kuhne F., Lages W.F. and Gomes M., Point stabilization of mobile robots with nonlinear model predictive control, Proc. of IEEE, Internationalconference on mechatronic and automation, Canada, pp. 1163-1168, 2005.
[9]     Yakub F., Mori Y., Effects of roll dynamics for car stability control by Laguerre functions, Proc. of IEEE, International conference on mechatronics and automation, Takamatsu, Japan. 2013.
[10]  Ausman J.S., A Kalman filter mechanization for the baro-inertial vertical channel, Proc. of the 47th Annual Meeting of The Institute of Navigation, VA, pp. 153-159, 1991.