Dissertação

Satellite Navigation Complemented by Inertial Sensors EVALUATED

Existem inúmeras aplicações que requerem um posicionamento preciso e robusto, a tal ponto que o GPS deixa de ser adequado, como em ocasiões de multi percurso severo. Em tais situações, o sistema de navegação pode ser melhorado, recorrendo à fusão de sensores, como unidades de medição inercial (IMU), que têm demonstrado uma sinergia para com o GPS e têm usufruído de uma redução no custo. Esta abordagem apresenta dois obstáculos. Por um lado, as equações inerciais são altamente não lineares. Adicionalmente, os sensores de baixo custo apresentam erros que tendem a crescer rapidamente e sem limite. Para ultrapassar estas dificuldades, técnicas de estimação de erros foram utilizadas, em contraste às técnicas clássicas. Uma integração de acopulamento fraco foi estudada, recorrendo a rotações do referencial do computador através de quaterniões. Vários algoritmos foram implementados, baseados no Extended Kalman Filter (EKF) e no Unscented Kalman Filter (UKF), cada um com uma versão simples de 10 estados e uma versão aumentada de 34 estados. Por meio de simulações, foi possível concluir que o UKF era consistentemente mais preciso que o EKF. Adicionalmente, a versão aumentada do UKF mostrou um melhor desempenho em relação à sua versão simples, enquanto que o mesmo não acontecia consistentemente para as versões do EKF. Finalmente, os algoritmos foram testados num ambiente empírico, fornecendo uma prova de conceito. O sistema concedido apresentou um desempenho superior ao do GPS a um custo reduzido. Contudo, em situações de grandes erros de GPS, o sistema era incapaz de melhorar a estimativa.
Sistemas de Navegação Inercial, GPS, Quaternião, Acopulamento fraco, Filtragem não linear, Kalman Unscented Filter

Junho 18, 2018, 16:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

José Eduardo Charters Ribeiro da Cunha Sanguino

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Auxiliar