Rezumat teza - Facultatea de Electronica, Telecomunicatii si ...
Rezumat teza - Facultatea de Electronica, Telecomunicatii si ... Rezumat teza - Facultatea de Electronica, Telecomunicatii si ...
30 5.2. Descrierea sistemului hibrid de navigat¸ie terestră 5.1 Sisteme de navigat¸ie prin satelit În anul 1973, în urma unei fuziuni dintre mai multe programe militare de navigat¸ie prin satelit, s-au pus bazele sistemului GPS [42]. Primul satelit al sistemului GPS a fost lansat în anul 1978, iar în anul 1993 sistemul a fost declarat operat¸ional în proport¸ie de 100%. Cu toate că init¸ial a fost dezvoltat pentru aplicat¸ii militare, în zilele noastre sistemul GPS este utilizat de o gamă variată de aplicat¸ii civile. În paralel cu sistemul GPS, Rusia a pus bazele sistemului GLONASS. Primul satelit a fost lansat în anul 1982. Cel de-al treilea sistem de navigat¸ie este dezvoltat de către Uniunea Europeană. Acest sistem poartă numele faimosului astronom Galileo ¸si este în totalitate sub control civil. Primul satelit a fost lansat în anul 2005, iar prin anul 2018÷2020 se estimează că sistemul va fi operat¸ional în proport¸ie de 100%. Sisteme similare sunt dezvoltate de către China, India ¸si Japonia. În concluzie, de¸si există o multitudine de astfel de sisteme, toate operează după acela¸si principiu de funct¸ionare [22]. Sistemele GPS, GLONASS ¸si Galileo sunt alcătuite dintr-o ret¸ea de 24 sau mai mult¸i satelit¸i care orbitează în jurul Pământului la înălt¸imi cuprinse între 25000÷30000 km. Numărul mare de satelit¸i asigură utilizatorului certitudinea că în orice locat¸ie de pe glob pot fi recept¸ionate semnale de la cel put¸in patru satelit¸i. În zilele noastre, marea majoritate a sistemelor GNSS oferă o acuratet¸e de pozit¸ionare pe orizontală/verticală cuprinsă între 1÷4 metri ¸si, respectiv, 1,5÷6,5 metri. Însă prin uti- lizarea algoritmilor diferent¸iali de estimare a pozit¸iei receptorului, nivelul de acuratet¸e poate fi îmbunătăt¸it până la valori mai mici de 1 metru. Acest lucru este posibil prin utilizarea unor baze terestre (a căror pozit¸ie este cunoscută) pentru calibrarea erorilor. O altă metodă de pozit¸ionare constă în utilizarea fazei purtătoare a semnalului. Prin utilizarea acestei metode, pozit¸ionarea poate fi realizată la nivel de centimetru. Cu toate acestea, algoritmul de deter- minare a pozit¸iei este mult mai sensibil la interferent¸e ¸si discontinuităt¸i ale semnalului decât în cazul metodelor clasice de pozit¸ionare prin satelit. În concluzie, avantajul major al sistemelor GNSS constă în acuratet¸ea pe termen lung a solut¸iei de navigat¸ie ¸si în costul scăzut al receptoarelor. Pe de altă parte, sistemele GNSS nu pot oferi o solut¸ie de navigat¸ie continuă. De exemplu, printre clădirile înalte din zonele urbane (dar mai ales în interiorul acestora) semnalele GNSS sunt puternic atenuate. Tocmai datorită acestor atenuări, acuratet¸ea în determinarea pozit¸iei este puternic degradată, ducând în unele cazuri până la imposibilitatea estimării pozit¸iei utilizatorului. Ca alternativă, aceste limitări pot fi restrict¸ionate prin utilizarea unor sisteme inert¸iale de navigat¸ie. Rolul unui astfel de sistem constă în ment¸inerea solut¸iei de navigat¸ie pe durata în care semnalele de la satelit¸i nu pot fi recept¸ionate. O astfel de asociere între un sistem GNSS ¸si un sistem inert¸ial de navigat¸ie va fi prezentată în continuare. 5.2 Descrierea sistemului hibrid de navigat¸ie terestră Pentru realizarea sistemului hibrid (GPS/DR) de navigat¸ie s-a folosit sistemul GPS produs de compania NovAtel ¸si sistemul inert¸ial prezentat în Sect¸iunea 4.2. Componentele
5.2. Descrierea sistemului hibrid de navigat¸ie terestră 31 montajului experimental sunt prezentate în cele ce urmează: ◦ Sistemul DR • Senzorul SCC1300-D02: reune¸ste 3 senzori accelerometrici 2 senzori de temperatură ¸si 1 senzor giroscopic [8]; • Interfat¸a SPI: dispozitivul NI USB-8451 fabricat de National Instruments [21]; • Regulatorul de tensiune: stabilizează tensiunea la intrarea senzorului SCC1300-D02; • Sursa de alimentare: un acumulator GP de 7,2 V ¸si 3000 mAh; • Laptop-ul Dell: utilizat pentru citirea/salvarea datelor de la senzorul SCC1300-D02. ◦ Sistemul GPS • Antena: din seria GPS–700 de la NovAtel [43]; • Receptulul: DL–4plus de la NovAtel [44]; • Sursa de alimentare: s-a utilizat o conexiune de 12 V de la bateria ma¸sinii ¸si până la receptorul GPS. Diferent¸ele dintre sistemul DR prezentat mai sus ¸si sistemul DR prezentat în Sect¸iu- nea 4.2 constau în lipsa senzorilor barometrici utilizat¸i pentru determinarea altitudinii, (vezi Sect¸iunea 4.2.4), dar mai ales asupra modului în care distant¸a parcursă este estimată de fiecare sistem în parte. În cazul primului sistem (vezi Sect¸iunea 4.2.1), distant¸a parcursă este estimată ca o combinat¸ie liniară între o constantă ¸si numărul de pa¸si determinat¸i din semnalele accelero- metrice, în timp ce pentru cazul de fat¸ă distant¸a este determinată prin integrarea vitezei de deplasare a autovehicolului. Această informat¸ie este obt¸inută direct din calculatorul intern al ma¸sinii. S-a recurs la această solut¸ie pentru a evita o dublă integrare a semnalului accelero- metric ¸si pentru a limita erorile care pot apărea în urma acestei integrări. Diagrama bloc a algoritmului folosit de către sistemul de navigat¸ie GPS/DR este prezentată în Figura 5.1. Pentru ca algoritmul propus să poată funct¸iona, prima parte a solut¸iei de navigat¸ie trebuie să fie determinată cu ajutorulul sistemului GPS. În acest fel, condit¸iile init¸iale necesare sistemului DR pentru determinarea solut¸iei de navigat¸ie pot fi determinate din semnalele GPS. În caz contrar, solut¸ia sistemului DR nu poate fi utilizată. Notat¸iile folosite în Diagrama bloc prezentată în Figura 5.1 sunt explicate mai jos: • DR PozRef ¸si DR Direct¸ieRef reprezintă condit¸iile init¸iale necesare sistemului DR (coor- donatele planare x ¸si y / direct¸ia de deplasare) ¸si au fost determinate chiar înainte ca sistemul GPS să devină indisponibil; • COG reprezintă direct¸ia de deplasare în grade (determinată din semnalele GPS); • NavSol cont¸ine solut¸ia de navigat¸ie a sistemului GPS/DR.
- Page 1 and 2: Investe}te în oameni! FONDUL SOCIA
- Page 3 and 4: 1. Introducere 1 1 Introducere Pe p
- Page 5 and 6: 2.1. Variant¸a Allan 3 la introduc
- Page 7 and 8: 3. Alinierea sistemelor inert¸iale
- Page 9 and 10: 3.1. Not¸iuni teoretice 7 unde b r
- Page 11 and 12: 3.2. Prezentarea montajului experim
- Page 13 and 14: 3.3. Rezultate experimentale 11 SCC
- Page 15 and 16: 3.3. Rezultate experimentale 13 Vit
- Page 17 and 18: 3.4. Concluzii 15 această direct¸
- Page 19 and 20: 4.1. Algoritmul Pedestrian Dead Rec
- Page 21 and 22: 4.2. Rezultate experimentale 19 1.
- Page 23 and 24: 4.2. Rezultate experimentale 21 Acc
- Page 25 and 26: 4.2. Rezultate experimentale 23 Tab
- Page 27 and 28: 4.2. Rezultate experimentale 25 Dis
- Page 29 and 30: 4.2. Rezultate experimentale 27 sta
- Page 31: 4.3. Concluzii 29 unde P reprezint
- Page 35 and 36: 5.3. Rezultate experimentale 33 Dis
- Page 37 and 38: 6. Concluzii ¸si dezvoltări ulter
- Page 39 and 40: BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ 37 [14] R.
- Page 41 and 42: Lista de publicat¸ii [1] I. Ciasca
30 5.2. Descrierea <strong>si</strong>stemului hibrid <strong>de</strong> navigat¸ie terestră<br />
5.1 Sisteme <strong>de</strong> navigat¸ie prin satelit<br />
În anul 1973, în urma unei fuziuni dintre mai multe programe militare <strong>de</strong> navigat¸ie prin<br />
satelit, s-au pus bazele <strong>si</strong>stemului GPS [42]. Primul satelit al <strong>si</strong>stemului GPS a fost lansat<br />
în anul 1978, iar în anul 1993 <strong>si</strong>stemul a fost <strong>de</strong>clarat operat¸ional în proport¸ie <strong>de</strong> 100%. Cu<br />
toate că init¸ial a fost <strong>de</strong>zvoltat pentru aplicat¸ii militare, în zilele noastre <strong>si</strong>stemul GPS este<br />
utilizat <strong>de</strong> o gamă variată <strong>de</strong> aplicat¸ii civile.<br />
În paralel cu <strong>si</strong>stemul GPS, Ru<strong>si</strong>a a pus bazele<br />
<strong>si</strong>stemului GLONASS. Primul satelit a fost lansat în anul 1982. Cel <strong>de</strong>-al treilea <strong>si</strong>stem <strong>de</strong><br />
navigat¸ie este <strong>de</strong>zvoltat <strong>de</strong> către Uniunea Europeană. Acest <strong>si</strong>stem poartă numele faimosului<br />
astronom Galileo ¸<strong>si</strong> este în totalitate sub control civil. Primul satelit a fost lansat în anul<br />
2005, iar prin anul 2018÷2020 se estimează că <strong>si</strong>stemul va fi operat¸ional în proport¸ie <strong>de</strong> 100%.<br />
Sisteme <strong>si</strong>milare sunt <strong>de</strong>zvoltate <strong>de</strong> către China, India ¸<strong>si</strong> Japonia.<br />
În concluzie, <strong>de</strong>¸<strong>si</strong> există o<br />
multitudine <strong>de</strong> astfel <strong>de</strong> <strong>si</strong>steme, toate operează după acela¸<strong>si</strong> principiu <strong>de</strong> funct¸ionare [22].<br />
Sistemele GPS, GLONASS ¸<strong>si</strong> Galileo sunt alcătuite dintr-o ret¸ea <strong>de</strong> 24 sau mai mult¸i<br />
satelit¸i care orbitează în jurul Pământului la înălt¸imi cuprinse între 25000÷30000 km. Numărul<br />
mare <strong>de</strong> satelit¸i a<strong>si</strong>gură utilizatorului certitudinea că în orice locat¸ie <strong>de</strong> pe glob pot fi recept¸ionate<br />
semnale <strong>de</strong> la cel put¸in patru satelit¸i.<br />
În zilele noastre, marea majoritate a <strong>si</strong>stemelor GNSS oferă o acuratet¸e <strong>de</strong> pozit¸ionare<br />
pe orizontală/verticală cuprinsă între 1÷4 metri ¸<strong>si</strong>, respectiv, 1,5÷6,5 metri.<br />
Însă prin uti-<br />
lizarea algoritmilor diferent¸iali <strong>de</strong> estimare a pozit¸iei receptorului, nivelul <strong>de</strong> acuratet¸e poate fi<br />
îmbunătăt¸it până la valori mai mici <strong>de</strong> 1 metru. Acest lucru este po<strong>si</strong>bil prin utilizarea unor<br />
baze terestre (a căror pozit¸ie este cunoscută) pentru calibrarea erorilor. O altă metodă <strong>de</strong><br />
pozit¸ionare constă în utilizarea fazei purtătoare a semnalului. Prin utilizarea acestei meto<strong>de</strong>,<br />
pozit¸ionarea poate fi realizată la nivel <strong>de</strong> centimetru. Cu toate acestea, algoritmul <strong>de</strong> <strong>de</strong>ter-<br />
minare a pozit¸iei este mult mai sen<strong>si</strong>bil la interferent¸e ¸<strong>si</strong> discontinuităt¸i ale semnalului <strong>de</strong>cât în<br />
cazul meto<strong>de</strong>lor cla<strong>si</strong>ce <strong>de</strong> pozit¸ionare prin satelit.<br />
În concluzie, avantajul major al <strong>si</strong>stemelor GNSS constă în acuratet¸ea pe termen lung<br />
a solut¸iei <strong>de</strong> navigat¸ie ¸<strong>si</strong> în costul scăzut al receptoarelor. Pe <strong>de</strong> altă parte, <strong>si</strong>stemele GNSS nu<br />
pot oferi o solut¸ie <strong>de</strong> navigat¸ie continuă. De exemplu, printre clădirile înalte din zonele urbane<br />
(dar mai ales în interiorul acestora) semnalele GNSS sunt puternic atenuate. Tocmai datorită<br />
acestor atenuări, acuratet¸ea în <strong>de</strong>terminarea pozit¸iei este puternic <strong>de</strong>gradată, ducând în unele<br />
cazuri până la impo<strong>si</strong>bilitatea estimării pozit¸iei utilizatorului. Ca alternativă, aceste limitări<br />
pot fi restrict¸ionate prin utilizarea unor <strong>si</strong>steme inert¸iale <strong>de</strong> navigat¸ie. Rolul unui astfel <strong>de</strong><br />
<strong>si</strong>stem constă în ment¸inerea solut¸iei <strong>de</strong> navigat¸ie pe durata în care semnalele <strong>de</strong> la satelit¸i nu<br />
pot fi recept¸ionate. O astfel <strong>de</strong> asociere între un <strong>si</strong>stem GNSS ¸<strong>si</strong> un <strong>si</strong>stem inert¸ial <strong>de</strong> navigat¸ie<br />
va fi prezentată în continuare.<br />
5.2 Descrierea <strong>si</strong>stemului hibrid <strong>de</strong> navigat¸ie terestră<br />
Pentru realizarea <strong>si</strong>stemului hibrid (GPS/DR) <strong>de</strong> navigat¸ie s-a folo<strong>si</strong>t <strong>si</strong>stemul GPS<br />
produs <strong>de</strong> compania NovAtel ¸<strong>si</strong> <strong>si</strong>stemul inert¸ial prezentat în Sect¸iunea 4.2. Componentele
Change language