یکی از موضوعاتی که امروزه در حوزه ناوبری از اهمیت وی‍, ‍, ژه ای برخوردار است، استفاده از معادلات انتشار خطای ناوبری به منظور تلفیق خروجی یک سیستم ناوبری اینرسی با یک اندازه گیری بیرونی جهت استفاده توام از مزایای هر دو مکانیزم ناوبری اینرسی و اندازه گیری خارجی است. مطالعه تحقیقات گذشته نشان می دهد که معادلات انتشار خطا عموما در دستگاه جغرافیایی استخراج شده که می تواند نقاط ضعفی داشته باشد. در این مقاله ضمن بیان چگونگی استخراج معادلات انتشار خطا در دستگاه مماسی، به صورت تحلیلی نشان داده شده است که این معادلات در مقایسه با دستگاه جغرافیایی نه تنها سادگی بیشتری دارند بلکه دقت بالاتری نیز در توصیف انتشار خطای ناوبری اینرسی و در نتیجه افزایش کارایی سیستم ناوبری تلفیقی دارند. در پایان، شبیه سازی هایی در دو حالت استفاده از مدل انتشار خطا در دستگاه مماسی و معادلات انتشار خطا در دستگاه جغرافیایی با لحاظ کردن مقادیر فرضی برای شتاب ها و سرعت های زاویه ای و خطای تصادفی سنسورهای یک نمونه IMU واقعی، انجام شده است. نتایج شبیه سازی های انجام شده نیز صحت افزایش دقت مدل انتشار خطای پیشنهادی این مقاله را تایید می کنند.

مسئله اصلی مورد مطالعه در این مقاله، تخمین خطای موقعیت سیستم ناوبری اینرسی از طریق تلفیق با داده های سامانه ی بینایی است. بستر مورد مطالعه، یک فضاپیمای بازگشتی است که باید موقعیت خود را نسبت به یک نقطه فرود از پیش تعیین شده، بطور دقیق اندازه گیری کند. فرض شده است که فضاپیما از یک سیستم ناوبری ماهواره ای کمکی بهره می گیرد. بنابراین در مواقعی که سیگنال ماهواره ها قطع شوند یا در حالتی که فرود بر یک سکوی دریایی متحرک موردنظر باشد، داده های سیستم ناوبری تصویری، جایگزین اطلاعات سیستم ناوبری ماهواره ای شده و باعث بهبود دقت سیستم ناوبری فضاپیما می شوند. برای تلفیق اطلاعات سیستم ناوبری اینرسی و داده های سیستم تصویری از فیلترکالمن توسعه یافته استفاده شده است. ضمن آن که داده های خروجی سیستم تصویری به منظور استفاده در معادلات اندازه گیری فیلتر کالمن، ابتدا به وسیله فیلتر حداقل مربعات بازگشتی مورد پردازش قرار می گیرند. روابط مربوطه آورده شده و براساس نتایج شبیه سازی نرم افزاری، کارایی روش پیشنهادی نشان داده شده است.

در این مقاله اثر خطای ترازیابی نیمه تحلیلی بر عملکرد سیستم ناوبری مورد بررسی قرار گرفته است. اگرچه تحقیق در مورد اثر عوامل مختلف ایجاد خطا بر عملکرد سیستم ناوبری موضوع جدیدی نیست، بررسی های انجام شده نشان می دهد که اثر خطای ترازیابی در رژیم کاری نوع نیمه تحلیلی مطالعه نشده است. این رژیم کاری به دلیل مزایایی که نسبت به رژیم های تحلیلی و فیزیکی دارد جایگزین مناسبی برای آن ها است و لذا بررسی اثر خطاهای مختلف از جمله ترازیابی اولیه نادقیق در این رژیم کاری از اهمیت بالایی برخوردار بوده و از نقاط قوت پژوهش جاری به شمار می رود. برای انجام این پژوهش پس از معرفی دستگاه های مختصات مرتبط، معادلات عملکردی ایده آل و واقعی سیستم ناوبری در رژیم کاری مورد نظر استخراج شده و سپس با لحاظ کردن خطاهای افقی سازی و سمت یابی اولیه به تحلیل عملکرد سیستم ناوبری پرداخته شده است. نتایج نشان می دهد که اگرچه وجود خطای ترازیابی اولیه باعث ایجاد خطا در پارامترهای ناوبری می شود، این خطا با گذشت زمان افزایشی نیست و دارای پریودهای شولر و شبانه روزی است. همچنین مشخص می شود که خطای سمت یابی اولیه صفحه پایدار نقشی در خطای محاسبه سرعت های افقی و طول و عرض جغرافیایی ندارد و در عوض باعث ایجاد بایاسی به همان میزان درخطای تعیین زاویه سمت صفحه پایدار می شود.

در این مقاله خطای تعیین موقعیت یک سامانه ی اینرسی صفحه پایدار، در الگوریتم ناوبری مستقل از موقعیت و به ازای انحراف ثابت ژیروسکوپ، به صورت تحلیلی و عددی تعیین شده است. الگوریتم های ناوبری متداول از تخمین نرخ های موقعیت برای ساخت فرامین سرعت زاویه ای اعمالی به ژیروسکوپ ها استفاده می کنند، این کار نه تنها منبع اولیه ای برای خطای موقعیت بوده بلکه پیاده سازی فرامین را پیچیده می کند. مزیت اصلی الگوریتم ناوبری مستقل از موقعیت این است که فرامین سرعت زاویه ای، مستقل از موقعیت سامانه ی ناوبری و متناسب با انتگرال شتاب ها بوده و بدین ترتیب خطاهای ناشی از تخمین نرخ طول و عرض جغرافیایی به صفحه پایدار اعمال نشده و باعث خارج شدن آن از تراز و ایجاد خطا نمی شود. در راستای تحلیل خطای سامانه، مدل سامانه ی صفحه پایدار، نحوه ی ترازسازی صفحه و شرایط اولیه ی ورود به فاز ناوبری مورد بررسی قرار گرفته است. در این مقاله در شرایط سکون، رابطه ی خطا برای انحراف ثابت ژیروسکوپ به صورت تحلیلی بدست آمده است. رابطه ی این خطا بر حسب زمان از درجه ی یک بوده، در حالی که در سامانه ی متصل به بدنه از درجه ی سه است.

سیستم‏های ناوبری اینرسی یکی از اجزای اصلی در سامانه‏های هدایت، کنترل و ناوبری تجهیزات پیشرفته نظیر پهپاد و ماهواره برها هستند. لذا قابلیت اطمینان آنها برای دستیابی به موفقیت سیستم بسیار مهم است. برای افزایش قابلیت اطمینان ضمن توسعه سنسورهای پیشرفته، موضوع چیدمان سنسورها و آرایش آنها و استفاده از افزونگی و آشکارسازی خطا نیز باید بررسی شود. در این مقاله، چیدمان های مختلف سنسورها و قابلیت اطمینان واحد آشکارساز و تشخیص خطای یک سیستم ناوبری اینرسی مورد ارزیابی قرارگرفته است. ابتدا سیستم ناوبری از منظر جانمایی حسگرها، سپس واحد آشکارساز و تشخیص خطا برمبنای حسگرهای مازاد تحلیل شده است. قابلیت اطمینان سیستم ناوبری با استفاده از روش بلوک دیاگرام و توزیع نمایی محاسبه شده است. قابلیت اطمینان واحد آشکارساز با استفاده از روش مونت کارلو محاسبه شده است وتحلیل حساسیت به نویز نیز انجام شده است و نتایج بیانگر وابستگی قابلیت اطمینان به نویز است. به دلیل این که قابلیت اطمینان این سیستم تابعی از مقادیر آستانه آشکارسازی و تشخیص خطا می باشد،  مقادیر بهینه آستانه آشکارسازی و تشخیص با استفاده از دو روش تکراری و تخمین حداقل مربعات غیرخطی به دست آمده است.

 لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

 لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.