اشترك بالحزمة الذهبية واحصل على وصول غير محدود شمرا أكاديميا
تسجيل مستخدم جديدالملاحة التكاملیة باستخدام منصّة قیاس عطالیة ونظام ال GPS و الرؤية باستخدام الحاسب
Integrated Navigation Using IMU/GPS/Vision
1167
0 38
0
(
0
)
تمت اﻹضافة من قبل
Shamra Editor
اسأل ChatGPT حول البحث
یهدف هذا البحث إلى دراسة و تصمیم نظام ملاحة تكاملي. یعتمد النظام الذي تم تصمیمه على دمج القیاسات من وحدة قیاسات عطالیة IMU ، و نظام تحدید الموقع العالمي ال GPS و نظام ملاحة باستخدام الرؤیة الحاسوبیةVisual Navigation اعتمدت إجرائیة التصمیم على حساب الحل الملاحي من كل نظام على حده، أي من الحساسات العطالیة و من كامیرات، ثم إجراء تكامل IMU/GPS/Visionلتحقیق استمراریة في تصحیح الحل الملاحي و أخطاء الحساسات العطالیة.
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 the inertial sensors and from the cameras, then integrate them to maintain continuity in correcting the navigation solution and the inertial sensors errors.
مراجعة الذكاء الصنعي:
ملخص البحث
يهدف هذا البحث إلى تصميم نظام ملاحة تكاملي يعتمد على دمج بيانات من وحدة قياس عطالية (IMU)، ونظام تحديد الموقع العالمي (GPS)، ونظام رؤية حاسوبية (Vision). يتم حساب الحل الملاحي من كل نظام على حدة، ثم يتم دمجها لتحقيق استمرارية في تصحيح الحل الملاحي وأخطاء الحساسات العطالية. تم تصميم نظام ملاحة بالرؤية الحاسوبية يناسب العمل في بيئة مجهولة دون الاعتماد على خرائط مسبقة أو تعليم مسبق، وتم اختباره عمليًا داخل المخبر. استخدمت وحدة حساسات عطالية مصنعة بتقنية MEMS وتم معايرتها لتغذية خوارزمية الملاحة العطالية. تم تحقيق تكامل بالربط الضعيف بين IMU/GPS باستخدام مرشح كالمان الموسع (EKF)، وتم توسيع التكامل ليشمل نظام الملاحة بالرؤية. أجريت اختبارات عملية على النظام التكاملي باستخدام سيارة في بيئة مجهولة معرضة لانقطاع إشارة الـ GPS، وكانت النتائج مقبولة في السرعات المنخفضة، حيث تحققت استمرارية قياس جيدة وبقيت الأخطاء ضمن حدود معقولة. النظام الناتج يصلح لتطبيقات عديدة مثل عربات الاستكشاف.
قراءة نقدية
دراسة نقدية: يعتبر هذا البحث خطوة مهمة نحو تطوير نظم الملاحة التكاملية باستخدام تقنيات متعددة مثل IMU، GPS، والرؤية الحاسوبية. ومع ذلك، هناك بعض النقاط التي يمكن تحسينها. أولاً، الاعتماد على حساسات رخيصة قد يؤثر على دقة النتائج، ويمكن تحسين النظام باستخدام حساسات ذات دقة أعلى. ثانياً، النظام يعاني من تأثره بالبيئة المحيطة مثل الإضاءة وتوافر السمات، مما قد يؤثر على دقة الملاحة. ثالثاً، يمكن تحسين خوارزمية الرؤية الحاسوبية لتكون أكثر فعالية في البيئات المختلفة. وأخيراً، يمكن تحسين التكامل بين الأنظمة الثلاثة لتحقيق دقة أعلى واستمرارية أفضل في الحل الملاحي.
أسئلة حول البحث
-
ما هو الهدف الرئيسي من البحث؟
الهدف الرئيسي من البحث هو تصميم نظام ملاحة تكاملي يعتمد على دمج بيانات من وحدة قياس عطالية (IMU)، ونظام تحديد الموقع العالمي (GPS)، ونظام رؤية حاسوبية (Vision) لتحقيق استمرارية في تصحيح الحل الملاحي وأخطاء الحساسات العطالية.
-
ما هي التقنيات المستخدمة في نظام الملاحة التكاملي؟
التقنيات المستخدمة في نظام الملاحة التكاملي تشمل وحدة قياس عطالية (IMU) مصنعة بتقنية MEMS، ونظام تحديد الموقع العالمي (GPS)، ونظام رؤية حاسوبية (Vision) باستخدام منهجية Stereo Visual Odometry.
-
كيف تم تحقيق التكامل بين الأنظمة المختلفة؟
تم تحقيق التكامل بين الأنظمة المختلفة باستخدام مرشح كالمان الموسع (EKF) للربط الضعيف بين IMU/GPS، وتم توسيع التكامل ليشمل نظام الملاحة بالرؤية لتحقيق استمرارية في تصحيح الحل الملاحي وأخطاء الحساسات العطالية.
-
ما هي نتائج الاختبارات العملية على النظام التكاملي؟
أظهرت نتائج الاختبارات العملية على النظام التكاملي باستخدام سيارة في بيئة مجهولة معرضة لانقطاع إشارة الـ GPS أن النظام حقق استمرارية قياس جيدة في السرعات المنخفضة، وكانت الأخطاء ضمن حدود معقولة، مما يجعله مناسبًا لتطبيقات مثل عربات الاستكشاف.
المراجع المستخدمة
Paul D Groves. Principles of GNSS, inertial, and multisensor integrated navigation systems. Artech house, 2013
Priyanka Aggarwal, Zainab Syed, and Naser El-Sheimy. MEMSbased integrated navigation. Artech House, 2014
Esmat Bekir. Introduction to modern navigation systems. World Scientific, 2007
قيم البحث
اقرأ أيضاً
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 Fil
ter (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.
رؤية لغة الرؤية هي المهمة التي تتطلب وكيل للتنقل من خلال بيئة ثلاثية الأبعاد بناء على تعليمات اللغة الطبيعية. أحد التحدي الرئيسي في هذه المهمة هو التعليمات البرية مع المعلومات المرئية الحالية التي يترافق الوكيل. معظم العمل الحالي توظف اهتماما ناعما ع
لى الكلمات الفردية لتحديد موقع التعليمات المطلوبة للعمل التالي. ومع ذلك، فإن كلمات مختلفة لها وظائف مختلفة في الجملة (على سبيل المثال، المعدلات ينقل السمات، الأفعال تنقل الإجراءات). يمكن أن تساعد معلومات بناء الجملة مثل التبعيات وهياكل العبارات الوكيل لتحديد أجزاء مهمة من التعليمات. وبالتالي، في هذه الورقة، نقترح وكيل التنقل الذي يستخدم معلومات بناء الجملة المستمدة من شجرة التبعية لتعزيز المحاذاة بين التعليمات والمشاهد المرئية الحالية. التجريبية، تتفوق وكيلنا على نموذج خط الأساس الذي لا يستخدم معلومات بناء الجملة على مجموعة بيانات الغرفة إلى الغرفة، خاصة في البيئة غير المرئية. بالإضافة إلى ذلك، يحقق وكيلنا الحديث الجديد في مجموعة بيانات الغرفة عبر الغرفة، والتي تحتوي على تعليمات في 3 لغات (الإنجليزية، الهندية، التيلجو). نظهر أيضا أن وكيلنا أفضل في محاذاة التعليمات مع المعلومات المرئية الحالية عبر تصورات نوعية.
لقد كانت مسألة معايرة آلة التصوير Camera calibration و مازالت مكوناً أساسياً في قياسات المسح التصويري و خاصةً في تطبيقات المساحة التصويرية القريبة عالية الدقة. فبالرغم من النمو السريع لاستعمال آلات التصوير الرقمية في تطبيقات القياسات ثلاثية الأبعاد,
إلا أنه توجد الكثير من الحالات التي لا يمكن فيها استخدام هندسية شبكة الصور للحصول على معاملات آلة التصوير في موقع العمل. من أجل هذا السبب, ظهرت الحاجة من جديد إلى تطوير أسس للمعايرة المستقلة لآلة التصوير في أبحاث المساحة التصويرية و الرؤية بمعونة الحاسب.
في هذا البحث, سنعرض مراجعة سريعة لأهم طرائق المعايرة في المساحة التصويرية و الرؤية بمعونة الحاسب كما سنقوم بمقارنة طريقة المعايرة الذاتية Self-calibration المستخدمة بشكل واسع في مجال المسح التصويري مع طريقة الخطوتين و التي تعتبر أحدث ما توصلت إليها الأبحاث في مجال الرؤية بمعونة الحاسب في مجال معايرة آلات التصوير الرقمية.
إن استخدام نتائج أرصاد الأقمار الصناعية أدى إلى ثورة حقيقية في العلوم الجيوديزية و تطبيقاتها, و يتم حاليا دراسة إمكانية استبدال الطرق التقليدية في قياس الإرتفاعات باستخدام تقنية الـ GPS و الذي يوفر وسيلة للحصول على الإحداثيات ثلاثية الأبعاد مباشرة,عل
ما أن الـ GPS يقيس الإرتفاعات الاهليلجية, لكن كي نتمكن من قياس ارتفاعات مهمة فيزيائيا كالارتفاع الأورثومتري فلا بد من وجود نموذج دقيق يعطي بعد الجيوئيد عن الإهليلج (الانفصال الجيوئيدي). ففي بعض مناطق العالم (كماهو الحال في بحثنا) لا يتوافر إلا جيوئيدات عالمية. و هذه الجيوئيدات يتم حسابها كسلاسل من التوابع التوافقية إلى درجة و مرتبة معينة.
إن الاختلاف بين السطوح الارتفاعية المرجعية و سطح الجيوئيد العالمي يؤثر في الارتفاع المراد إنتاجه من الـ GPS, و لكن بما أننا نتعامل في هذا البحث مع فروق الارتفاعات, فلا تعد هذه مشكلة.من هنا تكمن أهمية البحث في دراسة إمكانية الحصول على فروق الإرتفاعات باستخدام تقنية GPS التي لا يزيد البعد بينها عن /500 م/ و تحسين هذه النتائج باستخدام نموذج الجيوئيد العالمي /EGM2008/ إضافة إلى مقارنة بين نتائج الفروقات الإرتفاعية من قياسات ال GPS و نموذج الجيوئيد العالمي /EGM 2008/ و بين نتائج التسويتين الهندسية المباشرة و المثلثاتية وصولا إلى نتائج و توصيات من شانها زيادة الدقة في العمل و توفير في الجهد و الزمن.
نحن نتعامل مع مشكلة الملاحة حيث يتبع الوكيل تعليمات اللغة الطبيعية مع مراقبة البيئة.التركيز على فهم اللغة، نظهر أهمية دلالات المكانية في تعليمات الملاحة الأساسية في التصورات المرئية.نقترح وكيل عصبي يستخدم عناصر التكوينات المكانية والتحقيق في نفوذهم ع
لى قدرة مفطنة عامل الملاحة.علاوة على ذلك، نحن ننمذ نظام التنفيذ المتسلسل ومحاذاة الكائنات المرئية مع تكوينات مكانية في التعليمات.يحسن وكيلنا العصبي خطوط أساس قوية على البيئات المشاهدة ويظهر أداء تنافسي في البيئات غير المرئية.بالإضافة إلى ذلك، توضح النتائج التجريبية أن نمذجة صريحة للعناصر الدلالية المكانية في التعليمات يمكن أن تحسن من التفكير الأساسي والمكاني للنموذج.
سجل دخول لتتمكن من نشر تعليقات
التعليقات
جاري جلب التعليقات
سجل دخول لتتمكن من متابعة معايير البحث التي قمت باختيارها
