طراحی و شبیه سازی ناوبری زیر دریایی بر مبنای استفاده از قیود حرکتی و اطلاعات فرمانشی میزان خطای موقعیت‌یابی توسط ins

سیستم ناوبری اینرسی متصل به بدنه از یک واحد اندازه گیری اینرسی متشکل از سه شتاب سنج و سه ژایروسکوپ متعامد تشکیل می شود که برای تعیین موقعیت، سرعت و جهت حرکت وسایل نقلیه مورد استفاده قرار می گیرد. در این سیستم، با استفاده از اندازه گیری های شتاب سنج و ژایروسکوپ و اصل dead-reckoning کان وسیله نقلیه محاسبه می شود. این سیستم مکان وسیله نقلیه را در مسافت های کوتاه مدت با خطای کمی محاسبه می کند، در صورتیکه با گذشت زمان به علت خطای موجود در خروجی ژایروها و شتاب سنج ها و انتگرال گیری متوالی از آن ها، خطای مکان برآورده شده توسط سیستم افزایش می یابد. متاسفانه سیگنال های سیستم تعیین موقعیت جهانی در داخل اب قابل دریافت نیستند و کارایی ندارند. یک روش جایگزین برای ناوبری وسایل نقلیه ی زیر دریا استفاده از سیستم تعیین موقعیت صوتی است که موقعیت مطلق وسیله ی نقلیه را براورد میکند. این روش به ارایه ای از ترانسپوندر ها نیازمند است که یا باید در کف دریا نصب شوند و یا بر روی سطح دریا قرار بگیرند. از انجایی که در این روش وسیله ی نقلیه باید در ناحیه ی تحت پوشش ترانسپوندرها قرار داشته باشد ، ناحیه عملکرد ان به شدت محدود می شود و کالیبراسیون موقعیت ترانسپوندها نیز کار سختی می باشد. در این مقاله، نرم افزار طراحی شده سیستم ثبت رفتار به دو گروه کلی نرم افزار واحد ثبت و نرم افزار واحد نمایش با وظایف جداگانه تقسیم شده است. بدین منظور سه نرم افزار تعریف آزمایش، انتقال و ذخیره سازی رفتار بر روی pc نمایش رفتار بر روی pc طراحی گردید. در نهایت سنسور 3dm-gx3 ساخت شرکت microstrain به عنوان سنسور نهایی برای انجام اندازه گیری های لازم انتخاب گردید. این سنسور یک سنسور ahrs میباشد و از سه شتابسنج، سه ژیروسکوپ، سه مغناطیس-سنج و یک دماسنج داخلی بهره می برد. این سنسور دارای یک فیلتر تخمین زننده جهت می باشد که با تلفیق داده های شتاب سنج، مغناطیس سنج و ژیروسکوپ زوایای حرکت جسم را تعیین می نماید. در نهایت با استفاده از قیود حرکتی و اطلاعات فرمانشی میزان خطای موقعیت یابی توسط ins در مسیر مستقیم به مقدار 0.3 متر و در مسیر دایره ای تا 0.2 متر رسید. در نتیجه ملاحظه میگردد که به دلیل عدم وجود تخمین مستقیم از اطلاعات موقعیت و جهت، امکان حذف خطای افزاینده با زمان ناشی از منابع نویز بایاس متغیر حسگرهای شتاب سنج وجود ندارد.

Design and simulation of submarine navigation based on the use of motion constraints and command information The positioning error rate by INS

Due to the uncertainty in modeling the forces acting on the submarine and determining the actual values of the model parameters, the actual behavior of the vessel always deviates from the simulated behavior. To solve this problem, it is necessary to design a measurement system that is able to determine the acceleration, rotational angles, rotational speeds and floating displacement during its movement. The purpose of this paper is to design and build a system for measuring and recording the required information, in order to analyze the dynamic and kinematic behavior of a vessel during underwater navigation and data optimization using motion constraints to intelligent INS. Acceleration, rotational speed and displacement in the direction of the three axes perpendicular to each other are measured over a maximum of 10 seconds.