Desenvolvimento do sistema de navegação de um AUV baseado em filtro estendido de Kalman.

Neste trabalho, é abordado o problema da navegação de um veículo submarino autônomo. São propostos estimadores de estado que realizam fusão sensorial baseada em Filtro Estendido de Kalman. Esses estimadores de estado empregam as medidas dos seguintes sensores: uma unidade de medição inercial, um sen...

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Detalhes bibliográficos
Autor: Vivanco, Persing Junior Cárdenas
Tipo de documento: dissertação
Estado:Versão publicada
Data de publicação:2014
País:Brasil
Recursos:Universidade de São Paulo (USP)
Repositório:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
Idioma:português
OAI Identifier:oai:teses.usp.br:tde-26082015-153843
Acesso em linha:http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-26082015-153843/
Access Level:Acceso aberto
Palavra-chave:Autonomous Underwater Vehicle
Extended Kalman filter
Filtro estendido de Kalman
Fusão sensorial
Navegação em tempo real
Navigation system
Real time navigation
Sensorial fusion
Sistema de navegação
Veículo Submarino Autônomo
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spelling Desenvolvimento do sistema de navegação de um AUV baseado em filtro estendido de Kalman. Development of the navigation system of an AUV based in extended Kalman filter. Vivanco, Persing Junior Cárdenas Autonomous Underwater Vehicle Extended Kalman filter Filtro estendido de Kalman Fusão sensorial Navegação em tempo real Navigation system Real time navigation Sensorial fusion Sistema de navegação Veículo Submarino Autônomo Neste trabalho, é abordado o problema da navegação de um veículo submarino autônomo. São propostos estimadores de estado que realizam fusão sensorial baseada em Filtro Estendido de Kalman. Esses estimadores de estado empregam as medidas dos seguintes sensores: uma unidade de medição inercial, um sensor de velocidade por efeito Doppler, um profundímetro e uma bússola. Primeiramente foi projetado um estimador de estados para o AUV Pirajuba, onde a estimação da orientação do veículo é realizada de forma desacoplada à estimação da velocidade e posição do veículo. Em seguida, foram desenvolvidos dois estimadores de estado que estimam orientação, velocidade e profundidade do veículo de forma acoplada. Para o projeto e testes dos estimadores mencionados anteriormente, foi empregada uma base de dados contendo um registro de medições reais dos sensores do veículo submarino autônomo Pirajuba, durante testes de campo no lago de uma represa. Os resultados dos testes validaram os estimadores de estado propostos nesse trabalho. Por último, foi realizada uma análise comparativa dos estimadores de estado mencionados. This work concerns the navigation problem of an autonomous underwater vehicle. Some state estimators using sensorial fusion were proposed, the sensorial fusion is based in an Extended Kalman Filter. The state estimators are fed by measurements of the following sensors: an inertial measurements unit, a velocity sensor by Doppler effect, a depthmeter and a compass. In the first version of the EKF algorithm, the vehicles attitude estimation was decoupled from the vehicle velocity estimation. The second version considers the coupling between linear velocity and the attitude in the vehicle reference frame, taking the velocity reading for correction of the filter estimates. Finally, in the third version, the coupling between position and attitude is also considered, but the correction of the filters estimates is based on the depth readings. Experiments for supporting the design and validation of the navigation algorithms were based on a database constructed with motion measurements during the AUV maneuvers in the north coast of Sao Paulo, and the Guarapiranga lake in the São Paulo city. This work presents a comparative analysis of those algorithms. Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-26082015-153843/
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description Neste trabalho, é abordado o problema da navegação de um veículo submarino autônomo. São propostos estimadores de estado que realizam fusão sensorial baseada em Filtro Estendido de Kalman. Esses estimadores de estado empregam as medidas dos seguintes sensores: uma unidade de medição inercial, um sensor de velocidade por efeito Doppler, um profundímetro e uma bússola. Primeiramente foi projetado um estimador de estados para o AUV Pirajuba, onde a estimação da orientação do veículo é realizada de forma desacoplada à estimação da velocidade e posição do veículo. Em seguida, foram desenvolvidos dois estimadores de estado que estimam orientação, velocidade e profundidade do veículo de forma acoplada. Para o projeto e testes dos estimadores mencionados anteriormente, foi empregada uma base de dados contendo um registro de medições reais dos sensores do veículo submarino autônomo Pirajuba, durante testes de campo no lago de uma represa. Os resultados dos testes validaram os estimadores de estado propostos nesse trabalho. Por último, foi realizada uma análise comparativa dos estimadores de estado mencionados.
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