بررسی تاثیر کاهش نویز مشاهدات مغناطیس سنج، ژیروسکوپ و شتاب سنج در بهبود تعیین موقعیت وسیله نقلیه با الگوریتم فیلتر کالمن

دقت تعیین موقعیت به کیفیت تکنولوژی مورد استفاده بستگی دارد. در حالی که استفاده از تکنولوژی­ های ارائه دهنده کیفیت بالای تعیین موقعیت مستلزم صرف هزینه زیاد و داشتن تخصص بالا جهت استفاده می باشد، عمدتا تکنولوژی با کیفیت و قیمت پایین تعیین موقعیت ماهواره ­ای (GPS) و حسگرهای وضعیتی استفاده می­ شوند که در قالب گوشی­ های هوشمند به صورت فراگیر در دسترس می باشند. یکی از نکات متمایز این تکنولوژی­ های ارزان قیمت، میزان تاثیرپذیری آن ها از عوامل تولید کننده نویز می باشد. در این مقاله تاثیر بهبود میزان نویز حاصل از حسگرهای تعیین موقعیت و وضعیت گوشی­ های همراه بر دقت تعیین موقعیت اشیاء متحرک مانند خودروها با استفاده از تکنیک محلی­ سازی[۱]  و تلفیق داده های حاصل از حسگرهای مغناطیس سنج، ژیروسکوپ که در گوشی­ های همراه هوشمند وجود دارند بررسی شده است. از حسگرهای مزبور پارامترهای آزیموت و زاویه چرخش (رول) استخراج شده است و این پارامترها به همراه شتاب­ خطی و مختصات جغرافیایی حاصل از GPS برای بهبود موقعیت وسیله نقلیه در الگوریتم کالمن که یک فیلتر پایین گذر برای نویزهای با فرکانس پایین است، تلفیق شده ­اند. نتایج به دست آمده از اجرای روش پیشنهادی در خط ۲ بزرگراه آزادگان شرق به غرب تهران و مقایسه آن با داده های مرجع نشان داده است که خطای تعیین موقعیت خودرو با گیرنده GPS گوشی هوشمند از ۰.۸۲۷۴ متر به ۰.۶۷۶۸ متر بدون کاهش نویز در فیلتر کالمن توسعه یافته[۲]، کاهش یافته است. با کاهش تدریجی نویز، میزان دقت نتایج حاصل از فیلتر کالمن بین مقادیر ۰.۶۷۶۳ تا ۰.۶۷۷۱ متر در نوسان بوده است که بیشترین بهبود دقت موقعیت خودرو در اثر کاهش ۲ درصدی نویز، به مقدار ۰.۶۷۶۳ متر حاصل شده ­است. براساس این نتایج، با وجود این که کاهش اثر نویز می تواند منجر به بهبود موقعیت وسیله نقلیه با استفاده از فیلتر کالمن و مشاهدات حسگرهای گوشی هوشمند شود، نامنظم بودن تغییرات دقت ناشی از کاهش نویز، لزوم یافتن درصد نویز کاهش بهینه را ایجاب می­ کند. [۱]- Dead-reckoning   [۲]- Extended  Kalman Filter  

Keywords:

تعیین موقعیت خودرو , سامانه تعیین موقعیت جهانی (GPS) , مغناطیس سنج , ژیروسکوپ , تعیین موقعیت محلی , فیلتر کالمن