طراحي و شبيه سازي ناوبري زير دريايي بر مبناي استفاده از قيود حركتي و اطلاعات فرمانشي ميزان خطاي موقعيت‌يابي توسط INS

سيستم ناوبري اينرسي متصل به بدنه از يك واحد اندازه گيري اينرسي متشكل از سه شتاب سنج و سه ژايروسكوپ متعامد تشكيل مي شود كه براي تعيين موقعيت، سرعت و جهت حركت وسايل نقليه مورد استفاده قرار مي گيرد. در اين سيستم، با استفاده از اندازه گيري هاي شتاب سنج و ژايروسكوپ و اصل dead-Reckoning كان وسيله نقليه محاسبه مي شود. اين سيستم مكان وسيله نقليه را در مسافت هاي كوتاه مدت با خطاي كمي محاسبه مي كند، در صورتيكه با گذشت زمان به علت خطاي موجود در خروجي ژايروها و شتاب سنج ها و انتگرال گيري متوالي از آن ها، خطاي مكان برآورده شده توسط سيستم افزايش مي يابد. متاسفانه سيگنال هاي سيستم تعيين موقعيت جهاني در داخل اب قابل دريافت نيستند و كارايي ندارند. يك روش جايگزين براي ناوبري وسايل نقليه ي زير دريا استفاده از سيستم تعيين موقعيت صوتي است كه موقعيت مطلق وسيله ي نقليه را براورد ميكند. اين روش به ارايه اي از ترانسپوندر ها نيازمند است كه يا بايد در كف دريا نصب شوند و يا بر روي سطح دريا قرار بگيرند. از انجايي كه در اين روش وسيله ي نقليه بايد در ناحيه ي تحت پوشش ترانسپوندرها قرار داشته باشد ، ناحيه عملكرد ان به شدت محدود مي شود و كاليبراسيون موقعيت ترانسپوندها نيز كار سختي مي باشد. در اين مقاله، نرم افزار طراحي شده سيستم ثبت رفتار به دو گروه كلي نرم افزار واحد ثبت و نرم افزار واحد نمايش با وظايف جداگانه تقسيم شده است. بدين منظور سه نرم افزار تعريف آزمايش، انتقال و ذخيره سازي رفتار بر روي PC نمايش رفتار بر روي PC طراحي گرديد. در نهايت سنسور 3DM-GX3 ساخت شركت MicroStrain به عنوان سنسور نهايي براي انجام اندازه گيري هاي لازم انتخاب گرديد. اين سنسور يك سنسور AHRS ميباشد و از سه شتابسنج، سه ژيروسكوپ، سه مغناطيس- سنج و يك دماسنج داخلي بهره مي برد. اين سنسور داراي يك فيلتر تخمين زننده جهت مي باشد كه با تلفيق داده هاي شتاب سنج، مغناطيس سنج و ژيروسكوپ زواياي حركت جسم را تعيين مي نمايد. در نهايت با استفاده از قيود حركتي و اطلاعات فرمانشي ميزان خطاي موقعيت يابي توسط INS در مسير مستقيم به مقدار 0.3 متر و در مسير دايره اي تا 0.2 متر رسيد. در نتيجه ملاحظه ميگردد كه به دليل عدم وجود تخمين مستقيم از اطلاعات موقعيت و جهت، امكان حذف خطاي افزاينده با زمان ناشي از منابع نويز باياس متغير حسگرهاي شتاب سنج وجود ندارد.