طراحی الگوریتم تلفیق داده مقاوم برای یک سیستم موقعیت یاب مستقل زیرسطحی INS/DVL در حضور عدم قطعیت های اندازه گیری DVL

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی برق، دانشکده مهندسی، دانشگاه سلمان فارسی کازرون، کازرون، ایران

2 گروه مهندسی برق مخابرات، دانشکده مهندسی برق، دانشگاه آزاد اسلامی واحد کازرون، ایران

10.61186/masm.2025.2068625.1166
چکیده
نیاز روزافزون به روش‌های تلفیق داده‌ای که بتوانند در برابر خطاها و عدم‌قطعیت‌های موجود در اندازه‌گیری‌ها پایدار مانده و در عین حال از پیچیدگی محاسباتی بالایی برخوردار نباشند، جایگاه ویژه‌ای برای طراحی تخمین‌گرهای مقاوم در سیستم‌های ناوبری دریایی ایجاد کرده است. در این پژوهش، با بهره‌گیری از اصول کنترل‌کننده‌های تناسبی–انتگرالی–مشتقی و ادغام آن‌ها با ساختار فیلتر کالمن استاندارد، یک روش تلفیق مقاوم برای سیستم ناوبری INS/DVL پیشنهاد می‌شود که هدف آن افزایش تحمل‌پذیری نسبت به نامعینی‌های موجود در اندازه گیری‌های سرعت‌سنج داپلری است. نتایج حاصل از شبیه‌سازی‌های سیستم ناوبری نشان می‌دهد که استفاده از الگوریتم پیشنهادی، دقت و سرعت همگرایی تخمین در فیلتر را به‌طور چشمگیری بهبود می‌دهد و در سناریوهای شامل خطا یا نویز در داده‌های DVL، نسبت به ساختار تلفیقی مبتنی بر فیلتر کالمن استاندارد عملکرد قابل‌اتکاتری ارائه می‌کند. این موضوع نشان می‌دهد که روش پیشنهادی می‌تواند گزینه‌ای مناسب برای سیستم‌های ناوبری دریایی در محیط‌های عملیاتی واقعی باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله English

Robust PI-based Data Fusion Approach for an INS/DVL Autonomous Underwater Positioning System

نویسندگان English

Mohammad Ali Rahgoshay 1
Mohammad Ansari 2
1 Department of Electrical Engineering, Salman University of Kazerun, Fars , Iran.
2 Department of Electrical Engineering, Islamic Azad University, Kazerun Branch, Fars, Iran.
چکیده English

The challenge of designing and implementing optimal data fusion methods that are both robust to uncertainties and simple enough for practical deployment has become a significant topic of interest in a wide range of navigation and positioning systems. In this study, inspired by the principles of Proportional-Integral-Derivative (PID) control theory and integrating them with the conventional structure of the standard Kalman filter, we propose a novel data fusion approach. This method is specifically designed to improve robustness against measurement uncertainties from the Doppler Velocity Log (DVL) sensor in an integrated marine navigation system based on INS/DVL. The proposed approach aims to enhance the system’s resilience without introducing excessive computational complexity. Simulation results demonstrate that the integrated navigation system using the proposed algorithm outperforms traditional Kalman filter-based systems in terms of accuracy and response time, particularly under conditions involving sensor errors or uncertainty. These findings highlight the potential of the method for real-world applications in marine navigation scenarios.

کلیدواژه‌ها English

Data Fusion
Inertial Navigation Systems
Doppler Velocity Log

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 10 دی 1404

  • تاریخ دریافت 25 مرداد 1404
  • تاریخ بازنگری 10 آذر 1404
  • تاریخ پذیرش 10 دی 1404