Dissertação
Attitude Determination of Highly Dynamic Fixed-wing UAVs A MEMS-AHRS/GPS Integration EVALUATED
Tirando partido dos recentes desenvolvimentos em Sistemas Micro-Eléctrico-Mecânicos (MEMS), o custo global dos Veiculos Aéreos Não Tripulados (UAVs) tem vindo a ser reduzido. Contudo, esta redução em tamanho, consumo energético e preço dos sensores vem à custa de um aumento na degradação da precisão, tornando mais difícil estimar a atitude de UAVs altamente dinâmicos. Desenvolver um Sistema de Referência de Atitude e Rumo (AHRS) eficiente é imperativo, onde a integração do Sistema de Posicionamento Global (GPS) e do Sistema de Navegação Inercial (INS) conseguem proporcionar um AHRS mais fiável e preciso. Nesta dissertação, o desenvolvimento de sistemas GPS/MEMS-INS, especificamente concebidos para a determinação da atitude de UAVs de asa-fixa, é efectuado e o seu desempenho avaliado. Dois Filtros de Kalman Generalizados (EKF) são desenvolvidos onde as equações de observações são analiticamente resolvidas a fim de evitar a determinação das matrizes Jacobianas. Um dos modelos faz uso das não tão comuns acelerações derivadas do GPS enquanto que o outro modelo usa um sensor de velocidade do ar como sistema auxiliar. Os voos simulados mostram que a atitude do UAV consegue ser determinada com precisão, com desvios padrão dos erros abaixo de um grau. O EKF que obteve melhores resultados nas simulações foi testado com dados de um voo real de um UAV e os resultados mostram uma estimação consistente dos ângulos de rolamento, picada e guinada. Foram efectuadas comparações com um aparelho comercial (MTi-G Xsens) e a sequência de inovações do EKF apoia a fiabilidade do algoritmo.
outubro 10, 2011, 16:0
Publicação
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Orientação
ORIENTADOR
Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)
Professor Auxiliar