تم في هذه المقالة استعراض بنية نظام ملاحة تكاملي مكون من وحدة حساسات عطالية المصنعة بتقنية MEMS و مستقبل GPS و وحدة بوصلات مغناطيسية مصنعة بتقنية MEMS و حساس ارتفاع بارومتري. كما تم بناء النظام التكاملي باستخدام مرشح كالمان الموسع Extended Kalman Filter (EKF). و ذلك بنظام الحلقة المغلقة ذات التكامل البسيط Loosely Coupling Integration .
بإجراء عدة تجارب جوية لتحصيل المعطيات الملاحية الحقيقية. استخدمت المعطيات الملاحية المحصلة في تحليل أداء نظام الملاحة التكاملي مع كل من مرشح كالمان EKF في البيئة البرمجية Matlab. تبين من خلال التحليل أن نظام الملاحة التكاملي أمّن خطأ أفقياً لا يتعدى 50 m. و بأجراء حجب متعمد لمعطيات GPS لفترات مختلفة من أجل اختبار أداء نظام الملاحة التكاملي في حال قطع إشارة GPS و تبين أن نظام الملاحة التكاملي يحقق دقة جيدة، حيث لم تتعد قيمة الخطأ الأفقي 200 m عند حجب معطيات GPS لفترة 120 ثانية. و التي يمكن عدها قيماً صغيرة و مقبولة مقارنة مع قيمة الخطأ الأفقي لوحدة الملاحة العطالية التي تصل إلى 8200 m عندما تعمل بشكل مستقل.
This article reviews the structure of an integrated navigation system made up of unit inertial sensors manufactured by MEMS technology, a GPS Receiver unit, magnetic compasses manufactured by MEMS technology, and a high barometric sensor. The integrated system is built using an Extended Kalman Filter (EKF). This reviewing is performed with the use of a closed-loop system that has simple integration namely the Loosely Coupling Integration.
After conducting several air tests to collect real navigational data, antipersonnel navigational data has been used to do the integrated navigation system analysis with EKF environment in the software Matlab.
It has been noticed after the analysis that the complementary horizontal navigation system error does not exceed 50 m. With deliberate withholding of GPS data for different periods in order to test the performance of the integrated navigation system in case of withholding the GPS signal, we have found that the integrated navigation system achieves good accuracy, where the horizontal error does not exceed 200 m value when the withholding GPS data for 120 seconds. This can be considered as small and acceptable values compared with the horizontal error value for inertial navigation unit stim300 when operating independently of up to 8200 m.
Artificial intelligence review:
Research summary
تناقش هذه الورقة البحثية بنية نظام ملاحة تكاملي يتكون من وحدة حساسات عطالية مصنعة بتقنية MEMS، ومستقبل GPS، ووحدة بوصلات مغناطيسية، وحساس ارتفاع بارومتري. تم بناء النظام باستخدام مرشح كالمان الموسع (EKF) وتم تطبيق نظام الحلقة المغلقة ذات التكامل البسيط. أُجريت تجارب جوية لجمع المعطيات الملاحية الحقيقية، وتم تحليل أداء النظام باستخدام بيئة Matlab. أظهرت النتائج أن نظام الملاحة التكاملي يحقق دقة جيدة، حيث لم تتعد قيمة الخطأ الأفقي 50 مترًا في الظروف العادية و200 مترًا عند حجب معطيات GPS لمدة 120 ثانية، مقارنةً بخطأ يصل إلى 8200 متر عند استخدام وحدة الملاحة العطالية بشكل مستقل. تم اختبار النظام في حالات مختلفة من حجب معطيات GPS وأظهرت النتائج أن النظام يمكنه العمل بدقة جيدة حتى في غياب إشارة GPS لفترات محددة.
Critical review
دراسة نقدية: على الرغم من أن الورقة تقدم تحليلًا شاملاً ودقيقًا لأداء نظام الملاحة التكاملي، إلا أنه يمكن ملاحظة بعض النقاط التي قد تحتاج إلى تحسين. أولاً، لم يتم التطرق بشكل كافٍ إلى تأثير العوامل البيئية المختلفة مثل التداخلات الكهرومغناطيسية أو الظروف الجوية القاسية على أداء النظام. ثانيًا، قد يكون من المفيد تضمين مقارنة مع أنظمة ملاحة تكاملية أخرى لتوضيح مدى تفوق النظام المقترح. أخيرًا، يُفضل توضيح المزيد من التفاصيل حول كيفية تحسين دقة النظام في حالات حجب معطيات GPS لفترات أطول من 120 ثانية.
Questions related to the research
-
ما هي مكونات نظام الملاحة التكاملي الذي تم دراسته في الورقة؟
يتكون نظام الملاحة التكاملي من وحدة حساسات عطالية مصنعة بتقنية MEMS، ومستقبل GPS، ووحدة بوصلات مغناطيسية، وحساس ارتفاع بارومتري.
-
ما هو الهدف الرئيسي من البحث؟
الهدف الرئيسي من البحث هو تحليل أداء نظام الملاحة التكاملي وتحديد دقته في وجود وغياب معطيات GPS.
-
ما هي النتائج الرئيسية التي توصلت إليها الدراسة؟
أظهرت الدراسة أن نظام الملاحة التكاملي يحقق دقة جيدة، حيث لم تتعد قيمة الخطأ الأفقي 50 مترًا في الظروف العادية و200 مترًا عند حجب معطيات GPS لمدة 120 ثانية.
-
ما هي التوصيات التي قدمتها الدراسة لتحسين أداء نظام الملاحة التكاملي؟
أوصت الدراسة بضرورة استخدام نظام الملاحة التكاملي لتصحيح أخطاء وحدة الملاحة العطالية، وأكدت على أهمية النظام في حالات غياب إشارة GPS، خاصة في المناطق التي تفتقر إلى تغطية جيدة.
References used
Stephen Beeby, Graham Ensell, Michael Kraft and Neil White, 2004, "MEMS Mechanical Sensors", Artech House, Inc.Boston London
D. H. Titterton and J. L. Weston, 2004. "Strapdown Inertial Navigation Technology Second Edition", The Institution of Electrical Engineers
Paul D. Groves, 2008, "Principles of GNSS, Inertial, and Multisensor Integrated Navigation Systems" ARTECH HOUDE BOSTON/LONDON
This research aims to study and design an integrated navigation system.
The designed system depends on fusing data from IMU, GPS
and Vision systems. The work pocedure depends on calculating the
navigation solution from each system alone; i.e from
GPS technology considers the essential tool for establishing geodetic networks.
Static method of GPS is used often in observing geodetic network points. Establishing
geodetic networks using GPS requires accuracy, consistency and economency.
This p
Lattakia City has faced many negative impacts of the extending crisis that Syria lives, such as defensive arrangements of most governmental facilities, and refuging millions of other Syrian cities citizens. This new situation was reflected on the tra
The limitations of global resources of fossil and nuclear fuel, has necessitated
an urgent search for alternative sources of energy. Therefore, a new way has to be
found to balance the supply and demand without resorting to coal and gas fuelled
ge
Studying is showed that the amount of exchanging information in the network
surprisingly grows due to developing new communication services. But, when data rates
increase the optical system performance degrades due to dispersion, which was taken in