Algoritmos de navegação inercial com múltiplas taxas de amostragem para fusão ins/gps/câmera com federação de filtros
AUTOR(ES)
Renan de Freitas Elias Campos
FONTE
IBICT - Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia
DATA DE PUBLICAÇÃO
09/12/2011
RESUMO
Sistemas de navegação inercial (INS) solidários fazem uso de medidas discretas no tempo de incrementos angulares e de velocidade, oriundas, respectivamente, da integração de girômetros e acelerômetros para estimar atitude, posição e velocidade com relação à Terra. A taxa de amostragem dos algoritmos que processam as medidas dos sensores é relacionado com a acurácia requerida e a carga computacional demandada. De modo a obter-se uma solução de navegação com boa acurácia e carga computacional reduzida, os algoritmos precisam ser executados em múltiplas taxas de amostragem e sistemas de coordenadas distintos - a saber, o do corpo B e da horizontal local NED. Independentemente das taxas de amostragem empregadas pelos algoritmos, os erros de navegação tendem a crescer indefinidamente com o tempo quando o INS opera em modo autônomo (stand-alone). Neste trabalho, foram analisados diversos algoritmos de navegação inercial distintos, comparando-se a carga computacional demandada e acurácia em modo autônomo que se obtêm com cada um. Com relação à solução de navegação fornecida pelos algoritmos, para que os erros tornem-se limitados, viabilizando operações de longa duração, sensores adicionais não inerciais devem ser utilizados. Assumida a disponibilidade de medidas de GPS e câmera, a acurácia da navegação pode ser melhorada por meio da fusão de dados provindos de nós de processamento locais, os quais fornecem, respectivamente, os resultados da integração INS/GPS e da INS/câmera. Neste trabalho, foram investigadas as fusões por federação de filtros - cuja otimalidade requer conhecimento da correlação entre os nós de processamento local - e por interseção de covariâncias (IC), que é subótima, mas não diverge quando há correlação desconhecida entre os sinais a serem fundidos. Para ambos métodos de fusão analisados, o INS e os nós locais são corrigidos periodicamente de acordo com o resultado da fusão, visando melhorar a acurácia da solução de navegação. A acurácia das fusões é avaliada comparando-se com o desempenho obtido por um filtro de Kalman global, o qual processa todas as medidas de todos os sensores simultaneamente.
ASSUNTO(S)
navegação inercial sistema de posicionamento global algoritmos sensores fusão de multisensor análise de erros filtros de kalman engenharia aeronáutica
ACESSO AO ARTIGO
http://www.bd.bibl.ita.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=2266Documentos Relacionados
- Sistema de navegação inercial GPS/INS de baixo custo com compensação de erros por redes neurais artificiais
- LOCALIZATION IN EXTERNAL ENVIRONMENTS THROUGH GPS/INS KALMAN FILTER
- Acelerômetro MEMS para navegação inercial
- Navegação através de um sistema integrado GPS/INS baseado em IMU não-giroscópica
- Viabilidade técnica do uso de receptores GPS de navegação para fins de amostragem sistemática de solo