مدل سازی و شبیه سازی الگوریتم های سامانه های ناوبری اینرسی در دستگاه های مختصات inertial، ecef و ned

سامانه های ناوبری اینرسی از مهم ترین سامانه ها جهت تعیین موقعیت، سرعت و وضعیت وسایل متحرکی مانند کشتی ها، هواپیماها، موشک ها و ....     می باشد. پایه این علم، قوانین نیوتن است. در این سامانه ها، سه حسگر شتاب سنج و سه حسگر ژیروسکوپ به ترتیب نقش اندازه گیری شتاب های خطی و سرعت های زاویه ای وسیله را برعهده دارند. با استفاده از داده های خروجی این سنسورها، و الگوریتم های خاص ناوبری، موقعیت، سرعت و وضعیت وسیله انجام می پذیرد. در این مقاله، ابتدا دستگاه های مختصات مختلف مانند بدنی، اینرسی، زمینی و جغرافیایی به طور کامل و با بیانی مناسب و شیوا معرفی می شوند. سپس در ادامه، الگوریتم های ناوبری اینرسی در هر کدام از دستگاه های مختصات مذکور، بیان شده و دیاگرام کلی ناوبری هر دستگاه به طور مجزا ارائه خواهند شد. در ادامه، شبیه سازی های مربوط به ناوبری اینرسی در دستگاه های مختصات اینرسی، زمینی دکارتی و ned به کمک    نرم افزار سیمولینک انجام می شود. جهت این کار سه سناریوی حرکتی مختلف در مختصات دوبعدی و سه بعدی، بررسی و نتایج شبیه سازی آن ها آورده خواهند شد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که الگوریتم ه ای ناوبری اینرسی در دستگاه های مختصات مختلف از کارآیی و دقت مناسب جهت ناوبری برخوردار می باشد و برای هر نوع شبیه سازی دیگری نیز کافی است داده های شتاب سنج ها و ژیروسکوپ ها به عنوان داده های ورودی به این شبیه ساز وارد شده و ناوبری و موقعیت یابی وسیله انجام پذیرد. در پایان مقاله به موضوع ارزیابی عملکرد سامانه ناوبری اینرسی، مدل خطای حسگرهای اینرسی و تلفیق سامانه ناوبری اینرسی و سامانه موقعیت یاب جهانی یا gps به کمک فیلتر کالمن اشاره خواهد شد.