GPS/INS
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Visão geral
Método GPS/IN
O GPS fornece um valor absoluto de posição sem desvio que pode ser usado para redefinir a solução INS ou pode ser misturado com ele usando um algoritmo matemático, como um filtro Kalman. A orientação angular da unidade pode ser inferida a partir da série de atualizações de posição do GPS. A mudança no erro na posição em relação ao GPS pode ser usada para estimar o erro de ângulo desconhecido.
Os benefícios do uso do GPS com um INS são que o INS pode ser calibrado pelos sinais do GPS e que o INS pode fornecer atualizações de posição e ângulo a uma taxa mais rápida que o GPS. Para veículos altos dinâmicos, como mísseis e aeronaves, o INS preenche as lacunas entre as posições do GPS. Além disso, o GPS pode perder seu sinal e o INS pode continuar calculando a posição e o ângulo durante o período do sinal de GPS perdido. Os dois sistemas são complementares e geralmente são empregados juntos.
Formulários
GPS/INS é comumente usado em aeronaves para fins de navegação. O uso de GPS/INS permite as estimativas de posição e velocidade mais suaves que podem ser fornecidas a uma taxa de amostragem mais rápida que o receptor GPS. Isso também permite uma estimativa precisa da atitude da aeronave (rolo, afinação e guinada) [citação necessária] ângulos. Em geral, a fusão do sensor GPS/INS é um problema de filtragem não linear, que geralmente é abordado usando o filtro Kalman estendido (EKF) ou o filtro Kalman não com ortografia (UKF). O uso desses dois filtros para GPS/INS foi comparado em várias fontes, incluindo uma análise detalhada da sensibilidade. O EKF usa uma abordagem de linearização analítica usando matrizes jacobianas para linearizar o sistema, enquanto o UKF usa uma abordagem de linearização estatística chamada transformada sem perfume, que usa um conjunto de pontos selecionados deterministicamente para lidar com a não linearidade. O UKF exige o cálculo de uma raiz quadrada da matriz da matriz de covariância de erro de estado, que é usada para determinar a propagação dos pontos sigma para a transformação sem com os pontos. Existem várias maneiras de calcular a raiz quadrada da matriz, que foram apresentadas e comparadas no GPS/Ins Application. A partir deste trabalho, é recomendável usar o método de decomposição de Cholesky.
Além das aplicações de aeronaves, o GPS/INS também foi estudado para aplicações de automóveis, como navegação autônoma, controle de dinâmica de veículos ou estimativa de liquidação lateral, rolagem e rigidez dos pneus.