fa ترازیابی حین حرکت با رویکرد بهینه‌سازی به کمک انتگرال‌گیری از سرعت/موقعیت در سیستم‌های ناوبری اینرسی تخصصي Special پژوهشي Research paper <div style="text-align: justify;"><span dir="RTL" lang="AR-SA" style="font-size:10.0pt"><span b="" style="font-family:" zar="">در این مقاله روش جدیدی برای ترازیابی در حین حرکت برای سیستم‌های ناوبری اینرسی متصل به بدنه ارزان قیمت با رویکرد مبتنی بر بهینه‌سازی ارائه شده است. در این روش پیشنهادی، از اطلاعات سرعت خطی و موقعیت اندازه‌گیری شده توسط سیستم موقعیت‌یاب جهانی و همچنین خروجی‌های حسگرهای اینرسی برای تولید بردار مشاهدات استفاده شده است. در این روش، با بکارگیری رویکرد تخمین دو نمونه‌ای و گسسته‌سازی جملات انتگرالی موجود در بردار مشاهدات، یک الگوریتم&nbsp;</span></span><span dir="RTL" lang="AR-SA" style="font-size:10.0pt"><span b="" style="font-family:" zar="">بهینه‌سازی بازگشتی مبتنی بر مشاهدات سرعت/موقعیت</span></span> <span dir="RTL" lang="AR-SA" style="font-size:10.0pt"><span b="" style="font-family:" zar=""> برای تخمین ماتریس وضعیت توسعه یافته است. در مقایسه با روش مرسوم تولید بردار مشاهدات با انتگرال‌گیری از سرعت، روش پیشنهادی با حفظ تقریبی سرعت همگرایی، به‌دلیل استفاده از مشاهدات موقعیت دارای قوام بیشتر در برابر بایاس و نویز اندازه‌گیری موجود در خروجی حسگرهای اینرسی است. الگوریتم پیشنهادی در کاربردهایی که شامل تغییرات سریع در سرعت زاویه‌ای دستگاه بدنه اندازه‌گیری شده توسط ژیروسکوپ‌ها و نیروی اندازه‌گیری شده دستگاه بدنه توسط شتاب‌سنج‌ها است، تخمین‌های مناسبی ارائه می‌دهد. نتایج شبیه‌سازی در سناریوهای مختلف حاکی از آن است که پس از گذشت صد ثانیه، مقدار </span></span><span style="font-size:9.0pt"><span new="" roman="" style="font-family:" times="">RMS</span></span> <span dir="RTL" lang="AR-SA" style="font-size:10.0pt"><span b="" style="font-family:" zar="">خطای تخمین در سیستم ناوبری اینرسی ارزان قیمت </span></span><span style="font-size:9.0pt"><span new="" roman="" style="font-family:" times="">ADIS16488</span></span><span dir="RTL" lang="AR-SA" style="font-size:10.0pt"><span b="" style="font-family:" zar=""> برای زاویه سمت&nbsp;کمتر از مقدار 0.6 درجه، زاویه فراز&nbsp;کمتر از مقدار 0.1 درجه و زاویه غلت&nbsp;کمتر از مقدار 0.3 درجه خواهد بود. این دقت در تخمین زوایای اویلر اولیه برای ترازیابی غیردقیق در حین حرکت کافی به‌حساب می‌آید.</span></span></div> <span style="font-size:9pt"><span style="line-height:normal"><span style="unicode-bidi:embed"><span new="" roman="" style="font-family:" times=""><span style="font-size:10.0pt">This paper is concerned with the in-motion alignment for low-cost strap-down inertial navigation system (SINS) using an optimization method. The proposed method utilizes GPS position/velocity, along with the outputs from inertial sensors to generate the observation vectors. By introducing a two-sample approximation approach, a recursive velocity/position optimization algorithm is developed by discretizing the integral terms of the observation vectors to estimate the initial attitude matrix.<b> </b>Compared with the traditional velocity integration formulae for constructing the vector observations, the proposed method maintains approximately the same convergence speed while exhibiting more&nbsp;robustness against bias and measurement noise present in the inertial sensors outputs due to the use of position observations. The proposed algorithm provides accurate estimates in applications involving rapid changes in the angular velocities measured by gyroscopes and the forces measured by accelerometers. Simulation results in various scenarios indicate that after 100s, the root mean square of estimation error for the low-cost ADIS16488 INS is less than </span><m:omath><m:ssup><m:ssuppr><span style="font-size:10.0pt"><span cambria="" math="" style="font-family:"><m:ctrlpr></m:ctrlpr></span></span></m:ssuppr><m:e><span style="font-size:10.0pt"><span cambria="" math="" style="font-family:"><m:r><m:rpr><m:scr m:val="roman"><m:sty m:val="p"></m:sty></m:scr></m:rpr>0.6</m:r></span></span></m:e><m:sup><span style="font-size:10.0pt"><span cambria="" math="" style="font-family:"><m:r><m:rpr><m:scr m:val="roman"><m:sty m:val="p"></m:sty></m:scr></m:rpr>&deg;</m:r></span></span></m:sup></m:ssup></m:omath><span style="font-size:12.0pt"><span style="line-height:115%"><span calibri="" style="font-family:"><span style="position:relative"><span style="top:2.5pt"><img alt="" id="_x0000_i1025" src="data:image/png;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAABYAAAAPCAIAAABvD6g/AAAAAXNSR0IArs4c6QAAAAlwSFlzAAAOxAAADsQBlSsOGwAAAP1JREFUOE+dUjsWgyAQXD2LUvA4gZ7ApMkN7Mhh0tgmnW2qNMETxBP4KMC7GGDjH/OebiUwOzvOLHQHSvAEIOECW0PYX5WiZdeVVFWu9whFRmQeBLkkGY53WnRhpVlxhfb/mDbirXrPu6UQHIAL06uLxAuy7QawwW4oDMNAPv3+yTG8g3NehSG0qpk5Wks9PbfvJzD6SgNb6bVqV/ajnYxE+BJT58lYhqEGer5/rGOCPU43jGFSSNGoNfkI6gdE2YV7oCFEhI1oLeuExosx/we4UD2J4BXmPaS0ERjuhdtYtxc224EVA+iXZvI8SyYwp5XH+y6OLLg3kX1jF+gvetBrYw5rnn8AAAAASUVORK5CYII=" style="width:16.5pt; height:11.25pt" > </span></span></span></span></span><span style="font-size:10.0pt">&nbsp;for yaw angle, less than </span><m:omath><m:ssup><m:ssuppr><span style="font-size:10.0pt"><span cambria="" math="" style="font-family:"><m:ctrlpr></m:ctrlpr></span></span></m:ssuppr><m:e><span style="font-size:10.0pt"><span cambria="" math="" style="font-family:"><m:r><m:rpr><m:scr m:val="roman"><m:sty m:val="p"></m:sty></m:scr></m:rpr>0.1</m:r></span></span></m:e><m:sup><span style="font-size:10.0pt"><span cambria="" math="" style="font-family:"><m:r><m:rpr><m:scr m:val="roman"><m:sty m:val="p"></m:sty></m:scr></m:rpr>&deg;</m:r></span></span></m:sup></m:ssup></m:omath><span style="font-size:12.0pt"><span style="line-height:115%"><span calibri="" style="font-family:"><span style="position:relative"><span style="top:2.5pt"><img alt="" id="_x0000_i1025" src="data:image/png;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAABYAAAAPCAIAAABvD6g/AAAAAXNSR0IArs4c6QAAAAlwSFlzAAAOxAAADsQBlSsOGwAAAN1JREFUOE+tUsENhCAQxKtFeRAroAMbuK8/+V4BV4RXgk1AB1ZAeLD2wsFujGL0Eszti8DO7OwwLNwoPUjG5KAJ+mDlZbyYQpiEN4i9Q9Fx11dV73hH41ELjElaEjfC2WKgY8Mq/NiQVBjVvNg7YuFpX/1nyVZbjFIKvLPz5cYh6IHJdfj+vJ8Go2TXKhZvM/7ZQZnDZGfLa4I1Aj0pKqKwPjegkKLm7YYAN0vRFDHgp0YPo1fpR6Jp5CxdbYb+spNygYnFXCSmnGLNDL6fBaeK/YW6j+13An7g+APFF5prML3o46woAAAAAElFTkSuQmCC" style="width:16.5pt; height:11.25pt" > </span></span></span></span></span><span style="font-size:10.0pt">&nbsp;for pitch angle, and less than </span><m:omath><m:ssup><m:ssuppr><span style="font-size:10.0pt"><span cambria="" math="" style="font-family:"><m:ctrlpr></m:ctrlpr></span></span></m:ssuppr><m:e><span style="font-size:10.0pt"><span cambria="" math="" style="font-family:"><m:r><m:rpr><m:scr m:val="roman"><m:sty m:val="p"></m:sty></m:scr></m:rpr>0.3</m:r></span></span></m:e><m:sup><span style="font-size:10.0pt"><span cambria="" math="" style="font-family:"><m:r><m:rpr><m:scr m:val="roman"><m:sty m:val="p"></m:sty></m:scr></m:rpr>&deg;</m:r></span></span></m:sup></m:ssup></m:omath><span style="font-size:12.0pt"><span style="line-height:115%"><span calibri="" style="font-family:"><span style="position:relative"><span style="top:2.5pt"><img alt="" id="_x0000_i1025" src="data:image/png;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAABYAAAAPCAIAAABvD6g/AAAAAXNSR0IArs4c6QAAAAlwSFlzAAAOxAAADsQBlSsOGwAAAPhJREFUOE+dUsERgyAQPKxFfThWQCowBeTrT5+mgDxTgPnmZxNYQazA8SH0QoAzEQM6xnsx7LJ37B7IA8UKCkALhk8D+L/aMWmkbJKxNW+PSGTxkBOSD3GG7c0svNaj6eFq7nyMm7kRZi4stQQrAAzIawr0R0SB05VGFc9poSRm0vLscG2iBQYgxn7haDdwn8OiLe9QN1XogGhnGk9IlEzftonicSIkOj9XskOJfhQb2YbVS1vOLv01KjFIuwII43S+4ENHk8grF2bVrfA28yeCIWnP1GmKUoW7lojhoQXf4C32Z2dWtkZKogQ2bNgDHVlwx849jTY5b4rSX/hJJfdPAAAAAElFTkSuQmCC" style="width:16.5pt; height:11.25pt" > </span></span></span></span></span><span style="font-size:10.0pt">&nbsp;for roll angle. This accuracy in the initial Euler angle estimates is sufficient for the coarse in-motion alignment.</span></span></span></span></span>&nbsp; سیستم‌ ناوبری اینرسی متصل به بدنه, ترازیابی در حین حرکت, ترازیابی مبتنی بر بهینه‌سازی, بردار مشاهدات افزونه, انتگرال‌گیری از سرعت/موقعیت. Strap-down Inertial Navigation System (SINS), In-motion alignment, optimization based alignment, augmented observation vectors, velocity/position integration formulae 1 13 http://joc.kntu.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-944-6&slc_lang=fa&sid=1 Payam Haghighi Tajvar پیام حقیقی تاجور payam13661987@gmail.com 100319475328460010017 100319475328460010017 No K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran دانشکده مهندسی برق، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران S M Mehdi Dehghan Banadaki سید محمد مهدی دهقان بنادکی smmd@mut.ac.ir 100319475328460010018 100319475328460010018 Yes Malek Ashtar University of Technology مجتمع دانشگاهی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران Mohammad Javad Rajabi محمد جواد رجبی mjrajabi@mut.ac.ir 100319475328460010019 100319475328460010019 No Malek Ashtar University of Technology مجتمع دانشگاهی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران