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Dissertação

A Range-Based Navigation System for Autonomous Underwater Vehicles EVALUATED

Detalhes: Sistemas de navegação para veículos subaquáticos, baseados em medidas de distância e que usam uma única fonte acústica, dependem do movimento do veículo para que este obtenha medidas de distância em diferentes posições, de forma a estimar a sua posição. Este facto motiva o estudo de trajectórias óptimas no sentido de maximizar a precisão da estimativa da posição e, simultaneamente, respeitar critérios relacionados com a missão do veículo. Para comparar a performance de diferentes trajectórias, utiliza-se o determinante da Matriz de Informação de Fisher. Assumindo que se consegue medir a orientação do veículo, abordamos o problema para 2D e 3D, incluindo o caso em que se mede a profundidade. Obtêm-se soluções analíticas e numéricas. Exemplos de trajectórias óptimas ou 'quase-óptimas' obtidas são (i) circunferências centradas na fonte acústica para 2D, (ii) hélices circulares para 3D e (ii) circunferências no plano horizontal e centradas na fonte acústica para 3D com medidas de profundidade. Adicionalmente, estuda-se o problema com dois veículos a trocar informação acerca das distâncias, para o qual as trajectórias óptimas são paralelas e circundam a fonte acústica. Apresenta-se ainda uma estratégia para lidar explicitamente com a incerteza na posição inicial. Finalmente, propõe-se um algoritmo de navegação, que inclui um planeador de trajectórias óptimas e um estimador de energia mínima, que é testado em simulação para uma aplicação científica.
Keywords: Navegação subquática baseada em distâncias, Navegação com uma única fonte acústica, Optimização de trajectórias, Matriz de Informação de Fisher

Discussão: dezembro 3, 2014, 14:0