Dissertação

{pt_PT=Decentralized Navigation System Based on Bearing Measurements for Autonomous Vehicles} {} EVALUATED

{pt=Com a evolução dos veículos autónomos, as áreas onde a aplicação de formações destes mesmos traz vantagens são imensas. Parte destas aplicações destina-se a ambientes subaquáticos e é nestes ambientes que surge a necessidade de desenvolver sistemas de navegação eficientes e de baixo custo, uma vez que sistemas como o Global Positioning System não estão disponíveis. As soluções de navegação já existentes para ambiente subaquático baseiam-se em sinais acústicos para obter medidas de distancia e direcção. A solução proposta nesta dissertação vai neste sentido, utilizando medidas de direcção que cada veículo da formação tem em relação aos seus vizinhos para desenvolver um sistema de navegação descentralizado com garantias teóricas de convergência. O sistema, não linear devido a medida de direcção, é transformado num sistema linear equivalente substituindo a medida de direcção por uma saída linear artificial. Condições de observabilidade são deduzidas e a estabilidade do sistema como um todo é provada. São realizadas simulações de Monte Carlo de forma a comparar a performance desta soluço com as soluções usualmente aplicadas: extended Kalman filter e unscented Kalman filter. Esta comparação leva à conclusão que o desempenho das três soluções simuladas é similar. Uma vez que a solução proposta é a única que apresenta garantias teóricas de estabilidade, sendo apresentado um exemplo em que apenas a solução proposta converge, é concluído que esta é a melhor opção., en=With the progress of autonomous vehicles, the fields were the application of formations is advantageous are many. Part of these applications is aimed at subaquatic environments and it is in this environments were the necessity to develop efficient and low-cost navigation systems arises, since the Global Positioning Systems is not available. The existing underwater navigation solutions are based on acoustic signals to obtain range and bearing measurements. The solution proposed in this thesis uses the same approach, using bearings each vehicle measures relatively to its neighbours to develop a decentralized navigation system with theoretical guarantees of convergence. The system, non-linear due to the bearing measurement, is transformed into an equivalent linear system by trading the bearing measurement by an artificial linear output. Observability conditions are deduced and the stability of the system as a whole is proven. Monte Carlo simulations are carried out in order to compare the performance of the proposed solutions with the typical solutions for such problems: extended Kalman filter and unscented Kalman filter. This analysis leads to the conclusion that the performance of the three solution is similar. As so, since the proposed solution is the only with theoretical guarantees of convergence, and after presenting an example where only the proposed solution converges, it is concluded that this is the best option.}
{pt=navegação subaquática, controlo descentralizado, direcções, veículos autónomos, AUV, en=underwater navigation, decentralized control, bearings, autonomous vehicles, AUV.}

Abril 3, 2020, 10:30

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Pedro Tiago Martins Batista

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Auxiliar