Design and simulation of Long Baseline Navigation Systems based on pseudo-range measurements EVALUATED

Detalhes: Um sistema de navegação inercial é uma boa solução para missões de navegação curtas. Contudo, tem o problema de integração em malha aberta do ruído e viés dos sensores. A resolução destes problemas passa pela utilização de sensores adicionais. Uma solução comum utiliza navegação por satélite, como o Sistema de Posicionamento Global (GPS). A elevada atenuação impede a utilização do GPS em missões subaquáticas. Assim, consideram-se outros dispositivos, sendo os sistemas de navegação acústicos dos mais comuns. Nesta dissertação é considerado um sistema de navegação auxiliado por um sistema de posicionamento acústico de tipologia de base longa. Deduz-se o seu modelo, com um viés adicionado às medições de distância, representando a diferença desconhecida entre o relógio dos emissores e recetores. As soluções propostas, que estimam posição, velocidade, aceleração da gravidade e viés do veículo, são um Filtro de Kalman Estendido (EKF), um Filtro de Kalman Unscented (UKF), e um Filtro de Kalman Linear (LKF) aplicado após aumento do número de estados do sistema. O EKF e o UKF não oferecem garantias de convergência global. A análise de observabilidade do LKF permite concluir que a dinâmica de erro é globalmente exponencialmente estável. O LKF e EKF apresentam tempos de processamento semelhantes e inferiores aos do UKF. Simulações de Monte Carlo permitem concluir que o LKF apresenta erro médio e quadrático médio inferiores aos das outras soluções. Assim, o novo sistema de navegação é uma escolha preferível a outros metodos típicos de estimação, eliminando o problema de sincronização de relógios.

Discussão: novembro 23, 2018, 9:30

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

AUTOR

Tiago Filipe Nunes da Silva (ist178266)

ORIENTADOR

Pedro Tiago Martins Batista

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Auxiliar