مقایسه روش های دمپستر_شافر ارتقاء یافته(یاگر) و فیلتر کالمن در تلفیق داده های حسگرها جهت موقعیت یابی یک تراکتور مدل در محیط های کشاورزی

موقعیت یابی وسیله نقلیه با هر ساختار، فضای کاری و وظیفه، یکی از اساسی ترین مسائل در حوزه اتوماسیون ماشین های کشاورزی و پیش نیاز حرکت وسیله نقلیه است که همواره دارای چالش و مورد توجه پژوهشگران بوده است. در این پژوهش، روش دمپستر-شافر ارتقاءیافته (یاگر) و فیلتر کالمن به عنوان دو ابزار اصلی تلفیق و پردازش داده های حسگرهای موقعیت یابی یک تراکتور مدل، برای دستیابی به بهترین تخمین در موقعیت یابی با توجه به شرایط محیطی متغیر مورد استفاده قرار گرفتند. همچنین با ارائه روشی جدید، وزن دهی ابتدایی به اطلاعات هر یک از حسگرها شامل حسگر موقعیت یابی جهانی، حسگر اثر ماند و دورسنج چرخ ها با توجه به میزان اطمینان از صحت هر یک انجام شد. معادلات هندسی حاکم بر تراکتور مدل استخراج شده و از یک کنترلر تناسبی- انتگرال گیر- مشتق گیر برای کنترل سینماتیکی تراکتور مدل در شبیه ساز مکانیکی Sim-Mechanics نرم افزار Matlab پیاده سازی شد. همچنین با استفاده از دو معیار آشکارساز مغناطیسی و میانگین مربع خطا میزان خطای موقعیت یابی در دو روش فیلتر کالمن و دمپستر- شافر ارتقاءیافته (یاگر) مقایسه شد. در حالت اعمال نوفه نرمال گوسی، فیلتر کالمن با متوسط خطای ۸۲/۲ درصد عملکرد بهتری از روش دمپستر-شافر ارتقاءیافته (یاگر) با ۸۸/۴ درصد خطا در معیار میانگین مربع خطا، داشت. اما در شرایط اعمال نوفه غیرگوسی که در محیط واقعی نیز وجود دارد، فیلتر کالمن با خطای ۲/۴ درصدی همراه بود، حال آنکه رفتار روش دمپستر- شافر در مواجهه با این شرایط بهبود یافته و میانگین خطایی برابر ۱/۳ درصد داشت. در شرایط محیطی واقعی و آزمایش عملی نیز روش دمپستر-شافر ارتقاءیافته (یاگر) نسبت به فیلتر کالمن عملکرد دقیق تری دارد. در انتها لازم به ذکر است که با توجه به میزان خطای اندک روش دمپستر- شافر ارتقاءیافته در محیط واقعی، تجهیزات تراکتور مدل را می توان در مقیاس صنعتی و برای تراکتورهای کشاورزی واقعی استفاده نمود که گامی بلند در راستای اتوماسیون ماشین های کشاورزی است.

Keywords:

اتوماسیون ماشین های کشاورزی , سنسورهای موقعیت یاب , ربات متحرک , روش های تلفیق داده