طراحی و پیاده سازی الگوریتم تخمین مقید تطبیقی برای سامانه ارزان قیمت ترکیبی ناوبری اینرسی- موقعیت یاب جهانی در محیط های شهری

در سامانه‌های ناوبری اینرسی، به دلیل وجود عدم قطعیت‌های ناشی از نویز و بایاس حسگرهای اینرسی ارزان‌قیمت، خطای موقعیت‌یابی در مدت زمان کوتاه، افزایش چشمگیری پیدا می‌کند. بنابراین ترکیب آن با یک سامانه کمکی مانند سامانه موقعیت‌یاب جهانی به منظور کاهش خطای سامانه ناوبری اینرسی توسط یک الگوریتم تخمین‌زن مناسب پیشنهاد می‌شود. در مناطق شهری به دلیل نزدیکی به درختان و ساختمان‌های بزرگ، امکان قطعی سیگنال سامانه موقعیت‌یاب جهانی وجود دارد. در همین راستا به منظور ارائه داده‌های قابل اطمینان در مواقع قطعی سامانه موقعیت‌یاب جهانی،دراین مقاله به ارائه الگوریتم تخمین مقید تطبیقی برای سامانه ترکیبی ناوبری اینرسی- موقعیت‌یاب جهانی پرداخته می‌شود. در این تخمین‌زن، ابتدا قیودی مناسب با استفاده از فرضیاتی در مورد سرعت‌های خودرو و همچنین قیود ارتفاع براساس داده‌های فشارسنج تعریف شده و سپس به ارائه الگوریتم تخمین مقید براساس قیود، پرداخته می‌شود. همچنین به منظور کاهش خطای تخمین از منطق فازی نوع 2 برای تنظیم پارامترهای تخمین‌زن متناسب بامانور خودرو استفاده می شود. به منظور صحه‌گذاریالگوریتم ارائه شده از تست خودرو استفاده می‌شود. نتایج حاصلنشان می‌دهد که با استفاده ازالگوریتم طراحی شده،دقت تخمین متغیرهای حالت ناوبری اینرسی نسبت به حالت نامقید به میزان قابل توجهی افزایش خواهد یافت.

Design and Implementation a Constrained Adaptive Estimation Algorithm for Lowcost Integrated Navigation System in Urban Area

Due to stochastic noises, modeling uncertainties and nonlinearities in lowcost inertial measurement units, the positioning error of strapdown inertial navigation systems are increased exponentially. So, the inertial navigation system is integrated with aiding navigation systems like a global navigation satellite system by using an estimation algorithm to obtain an acceptable positioning accuracy. In the urban area, the global navigation satellite system signal may be obstructed because of tall trees and buildings. Therefore, in the present paper, a novel constrained adaptive integration algorithm is developed for integration of the strapdown inertial navigation system and global navigation satellite system. In this algorithm, the velocities constraints in body frame in addition to altitude constraints based on a barometer data are firstly developed, and then a constrained estimation algorithm is designed based on the proposed constraints. In addition, a type2 fuzzy algorithm is used to calculate the estimator parameters based on vehicle maneuvers. The real vehicular tests are used for implantation and validation of the proposed algorithm. The experimental results indicate that the proposed adaptive constrained estimation algorithm enhanced the estimation accuracy of the strapdown inertial navigation system steady states.