Dados do Trabalhos de Conclusão

INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
ENGENHARIA DE DEFESA (31007015011P8)
ALGORITMO DE ALINHAMENTO EM MOVIMENTO DE UM SISTEMA DE NAVEGAÇÃO INERCIAL DO TIPO STRAPDOWN
ANA CRISTINA VIEIRA GONCALVES
DISSERTAÇÃO
24/11/2017

Um Sistema de Navegação Inercial do tipo Strapdown (SNIS) opera com base em estimativas de posição, velocidade e orientação a partir dos sinais adquiridos de sensores inerciais – acelerômetros e giroscópios – fixados rigidamente no veículo. Um SNIS executa basicamente dois processos: o processo de inicialização e em seguida o processo de navegação. O processo de inicialização consiste em determinar o alinhamento inicial do sistema, isto é, estima a orientação angular (atitude) inicial do SNIS em relação a um sistema de referência. O processo de navegação estima, a cada instante, os parâmetros ou variáveis navegacionais: posição, velocidade, rumo e atitude do veículo. Este trabalho tem por objetivo modelar o processo de inicialização, mais especificamente, a concepção de um algoritmo que permita realizar o alinhamento de um SNIS em movimento. Assim, é possível reinicializar o sistema após longo tempo de navegação, recuperando a exatidão da informação do sistema e atendendo as necessidades operacionais da missão, depois da ocorrência de uma falha ou queda de energia ou ainda do desligamento para realização de uma manutenção preventiva, sem a interrupção do movimento do veículo. Com o alinhamento em movimento não há necessidade de parar o veículo para reiniciar a navegação, evitando-se atrasos no cumprimento da missão ou a exposição temporária do veículo em cenários potencialmente perigosos. O algoritmo de alinhamento executa o alinhamento em duas fases: alinhamento grosseiro e alinhamento fino. Ambos fazem uso da filtragem de Kalman para estimar o erro de bias dos sensores e os erros das variáveis navegacionais do sistema. De acordo com a estimação dos bias dos sensores, o Sistema de Navegação Inercial fornece as informações de posição e orientação com maior exatidão, a cada instante. Os algoritmos implementados foram testados a fim de avaliar a sua eficácia relativa ao problema proposto.

Sistemas Inerciais;Alinhamento em movimento;Sensores inerciais;Ferramenta computacional
A Strapdown Inertial Navigation System (SINS) works based upon position, velocity and orientation estimation acquired by inertial sensors – accelerometers and gyroscopes – strictly fixed on a vehicle. A SINS runs basically two processes: the initialization process and then the navigation process. The initialization process consists of the system’s initial alignment ascertainment, in other words, it estimates the SNIS’s initial angular orientation (attitude) with respect to the system’s reference. The navigation process estimates, at every period of time, the parameters or the navigation variables: the vehicle’s position, velocity, heading and attitude. This work aims to the initialization process, more specifically, the design of an algorithm that allows the SNIS alignment in motion. So, it’s possible restart the system without the need to interrupt the motion: after a long period of navigation, recovering the system’s precision while meeting the mission’s operational requirements; after the occurrence a failure or blackout or the shutdown, for a preventive maintenance. With the in-motion alignment there’s no need to stop the vehicle to restart the navigation, avoiding delays to accomplish the mission or temporary vehicle’s exposure in potentially hazardous scenarios. The alignment algorithm runs in two steps: the coarse alignment and the fine alignment. Both of them use the Kalman filtering to estimate the sensor bias’ error and the error of the system’s navigational variables. According to the bias estimation, the Inertial Navigation System provides the position and attitude information with greater accuracy, each time step. The developed algorithms were simulated in order to validate their efficiency with respect to the proposed problem.
Inertial Systems;In-motion alignment;Inertial sensors;Computational tools
113
PORTUGUES
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
O trabalho possui divulgação autorizada

Contexto

ENGENHARIA DE DEFESA
MECATRÔNICA E SISTEMAS DE ARMAS
Análise e controle de sistemas não estácionários: novas técnicas e aplicações em Engenharia de Defesa

Banca Examinadora

PAULO CESAR PELLANDA
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
ANTONIO EDUARDO CARRILHO DA CUNHA Docente - PERMANENTE
PEDRO CUNHA CAMPOS ROQUETTE Participante Externo

Vínculo

Colaborador
Instituição de Ensino e Pesquisa
Pesquisa
Sim