DVL aided fine alignment for marine SINS

Ben, Yueyang; Zhu, Zhongjun; Li, Qian; Wu, Xiao

doi:10.1109/icma.2011.5985958

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“…The difficulty for the DVL-aided alignment is that DVL provides the velocity measurements in the Doppler instrumental frame and hence could not be used as the measurement for alignment directly. There are mainly two alignment schemes to solve this problem for small misalignments [5,6]. The first method is to establish the INS error dynamics in the body frame, so the velocity of the Doppler can be used as the measurements directly [5].…”

Section: Introductionmentioning

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A Novel Scheme for DVL-Aided SINS In-Motion Alignment Using UKF Techniques

Wang

et al. 2013

Sensors

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In-motion alignment of Strapdown Inertial Navigation Systems (SINS) without any geodetic-frame observations is one of the toughest challenges for Autonomous Underwater Vehicles (AUV). This paper presents a novel scheme for Doppler Velocity Log (DVL) aided SINS alignment using Unscented Kalman Filter (UKF) which allows large initial misalignments. With the proposed mechanism, a nonlinear SINS error model is presented and the measurement model is derived under the assumption that large misalignments may exist. Since a priori knowledge of the measurement noise covariance is of great importance to robustness of the UKF, the covariance-matching methods widely used in the Adaptive KF (AKF) are extended for use in Adaptive UKF (AUKF). Experimental results show that the proposed DVL-aided alignment model is effective with any initial heading errors. The performances of the adaptive filtering methods are evaluated with regards to their parameter estimation stability. Furthermore, it is clearly shown that the measurement noise covariance can be estimated reliably by the adaptive UKF methods and hence improve the performance of the alignment.

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Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…Therefore, whether this method could be used for large misalignments problem needs to be analyzed. The other method is to establish the INS error dynamics in the navigation frame [6] and this scheme is shown in Figure 1. The velocity of Doppler is transformed to the navigation frame by the attitude matrix obtained from INS.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

A Novel Scheme for DVL-Aided SINS In-Motion Alignment Using UKF Techniques

Wang

et al. 2013

Sensors

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“…Conforme Silva (2016), os erros de quantização são tratados, em geral, como uma parte do erro de ruído aleatório. Portanto, as componentes referentes aos erros nas medições Neste trabalho, para a estimativa do bias dos acelerômetros será adotado o modelo de Gauss-Markov, dado por (BEN et al, 2011;QUINCHIA et al, 2013;FARRELL et al, 2022):…”

Section: Sintonia Das Matrizesunclassified

Análise da sintonia e implementação do filtro de Kalman aplicado à navegação de um AUV.

Souza¹

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Dedico esta dissertação aos meus pais, com todo amor e gratidão... AGRADECIMENTOSAgradeço, em primeiro lugar, a Deus, pelo Seu cuidado constante, sabedoria, perseverança e paciência concedidas a mim ao longo do desenvolvimento deste trabalho.Sua presença e orientação foram fundamentais para superar os desafios e encontrar clareza em minhas ideias. Sou grato por Sua bênção e proteção durante esta jornada acadêmica.Meus sinceros agradecimentos ao meu orientador, Prof. Dr. Ettore Apolônio de Barros, pela oportunidade de trabalhar sob sua orientação. Sou grato por sua orientação acadêmica e pelo apoio constante que você me ofereceu.Agradeço à Daniele Caroline Silva, você tem sido minha maior fonte de apoio, cuidado e incentivo. Agradeço por compartilhar comigo essa caminhada e por contribuir de forma significativa para o sucesso deste projeto. Sua presença e apoio foram inestimáveis, e sou imensamente grato por tê-la ao meu lado.Minha profunda gratidão aos meus pais pelo apoio incondicional e incentivo constante. Agradeço de todo coração por acreditarem em mim e por serem os pilares que sustentaram meus sonhos e aspirações. Sou verdadeiramente abençoado por tê-los como meus pais.Agradeço aos meus companheiros de laboratório pelo suporte e paciência durante os testes experimentais. Em especial, ao Adriano Frutuoso, cujas discussões e apoio foram fundamentais para o progresso deste trabalho. Agradeço pela parceria e pelo trabalho em equipe, que enriqueceram minha experiência de pesquisa. Agradeço aos meus amigos e irmãos emCristo da IBRRP, com especial reconhecimento a Amadeu Ramoz, Dorivaldo Soares, Filipe Soares, Oziel Seles e Rafael Feldmann. Suas conversas edificantes, incentivos constantes e orações foram um suporte fundamental ao longo desta jornada. Sou profundamente grato por ter compartilhado com vocês esse caminho. Que nossa amizade e irmandade em Cristo perdurem e se fortaleçam ao longo dos anos. RESUMO SOUZA, Luiz Felipe Marinho. Análise da sintonia e implementação do filtro de Kalman aplicado à Navegação de um AUV. 2023. 178 f. Dissertação (Mestrado em

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“…A estimativa grosseira da atitude pode ser refinada em uma etapa denominada de alinhamento fino, onde pode ser empregada a modelagem da propagação dos erros do INS, bem como a modelagem dos erros dos sensores envolvidos (IMU e auxiliares, se houver), no intuito de se refinar a estimativa da atitude e de compensar os erros dos sensores de navegação (denominada de calibração sensorial). O alinhamento fino pode ser realizado com ou sem o emprego de sensores auxiliares (denominado de autoalinhamento fino) (SILVA, 2016), e com o veículo em condição atracada ou em movimento (GAO et al, 2010), (BEN et al, 2011), (LI et al, 2013WU, 2016), (LIU et al, 2021).…”

Section: Revisão Do Estado Da Arteunclassified

“…Semelhantemente ao proposto neste trabalho, podem ser elencados alguns trabalhos que realizaram o alinhamento fino (com auxílio do DVL) e fusão sensorial com filtro de Kalman (não adaptativo) (GAO et al, 2010), (BEN et al, 2011), (ZHANG, 2013, (LI et al, 2013), (KLEIN;DIAMANT, 2015), (PAN; WU, 2016), (CHANG; LI; XUE, 2017), (XU et al, 2020), (FU et al, 2020), (LIU et al, 2021), (LUO et al, 2021), e/ou analisaram a influência do movimento no processo de alinhamento fino e calibração sensorial (DVL e sensores inerciais) (ZHANG, 2013), (KLEIN; DIAMANT, 2015), (PAN; WU, 2016), (LIU et al, 2019), (LIU;DENG, 2019), (FU et al, 2020), (LIU et al, 2021.…”

Section: Alinhamento Fino No Marunclassified

Desenvolvimento de uma metodologia de alinhamento e calibração sensorial de sistemas de navegação para veículos autônomos submarinos.

Frutuoso

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DVL aided fine alignment for marine SINS

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A Novel Scheme for DVL-Aided SINS In-Motion Alignment Using UKF Techniques

A Novel Scheme for DVL-Aided SINS In-Motion Alignment Using UKF Techniques

Análise da sintonia e implementação do filtro de Kalman aplicado à navegação de um AUV.

Desenvolvimento de uma metodologia de alinhamento e calibração sensorial de sistemas de navegação para veículos autônomos submarinos.

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