روشي براي بهبود دقت و صحت تعيين موقعيت و تعيين وضعيت آني با استفاده از چند گيرنده‌ي GPS تك فركانس مقيد و پياده‌سازي آن

كارشناسي ارشد

يكي از روش‌هاي تعيين موقعيت، استفاده از سيستمGPS مي‌باشد. پس از انجام تصحيحات معمول، كاربر مي‌تواند با گيرنده‌ي GPS غيرنظامي تك فركانس ارزان قيمت خود، به خطاي موقعيت‌يابي آني در حد 8 تا 12 متر، دسترسي داشته باشد. يكي از روش‌هاي افزايش صحت و دقت موقعيت‌يابي، استفاده از روش‌هاي DGPS است كه برحسب انواع آن، مي توان صحت و دقت موقعيت‌يابي را از 4 متر، تا چند ميلي‌متر بهبود داد. اما بكارگيري چنين سامانه‌هايي هزينه‌ي بالايي را به همراه خواهد داشت و باعث ايجاد محدوديت‌هايي همچون لوازم جانبي اضافي، و مسافت تحت پوشش اين سرويس‌ها مي‌شود. در اين پايان‌نامه براي كاهش خطاهاي تخمين موقعيت آني، از تركيب داده‌هاي خام چهارگيرنده GPS تك فركانس ارزان قيمت استفاده شده است. براي گيرنده‌هايGPS مشابه، نرخ سيگنال به نويز سيگنال دريافتي ماهواره‌ها، و همچنين تعداد ماهواره‌هاي مشاهده شده يكسان نيست. نرخ سيگنال به نويز دريافتي كم، و تعداد كم ماهواره‌هاي مشاهده شده ، باعث كاهش دقت و صحت موقعيت‌يابي آني مي‌شود. بنابراين با تركيب داده‌هاي خام چند گيرنده‌ي GPS ، تعداد اندازه‌گيري‌هاي با كيفيت، براي كل مجموعه بيشتر شده و در نتيجه دقت و صحت موقعيت‌يابي قابل بهبود است. از طرفي بعد از انجام تصحيحات معمول ناشي از خطاهاي سيستماتيك، خطاي تصادفي مثل نويز، و خطاي چند‌‌‌مسيري سيگنال دريافتي ناشي از اندازه‌گيري شبه‌فاصله‌ي كد باقي مي‌مانند كه باعث كاهش دقت و صحت موقعيت‌يابي مي‌شوند. براي كاهش اين خطاها نيز، از روش‌هاي تخمين، به همراه استفاده از قيد فواصل بين آنتن گيرنده‌هاي GPS ، بهره برده شده است. تست‌هاي آزمايشگاهي در محل زمين ورزش دانشگاه علم و صنعت انجام شده است. نتايج حاصل، با گيرنده‌ي GPS سه فركانسه GINTEC G10 مقايسه شده است و نشان داده شد است كه بكارگيري قيد طول فواصل بين آنتن گيرنده‌هاي GPS در الگوريتم هاي تخمين موقعيت، سبب بهبود دقت و صحت موقعيت‌يابي آني مي‌شود. يكي ديگر از كاربردهاي سيستم GPS، مسئله‌ي تعيين وضعيت وسيله‌ي نقليه، بوسيله‌ي آنتن‌هاي چند گيرنده‌يGPS مستقر در بدنه‌ي وسيله‌ي نقليه‌ي است. مرسوم‌ترين روش براي حل اين مسئله، استفاده از اندازه‌گيري‌هاي تفاضل دوگانه‌ي فاز حامل است كه اين روش، اين امكان را مي‌دهد كه بتوان بردار موقعيت نسبي را با دقت وصحت بالا بدست آورد اما چالش اساسي اين روش، رفع ابهام فاز حامل بصورت آني ، خصوصا براي گيرنده‌ي GPS تك فركانس ارزان قيمت است. براي حل مسئله‌ي تعيين وضعيت ابتدا روشي براي حل ابهام فاز حامل ارائه شده كه بصورت آني مي‌باشد. اين روش بر مبناي قرارگيري كنار هم آنتن گيرنده‌هايGPS ، در اپك اوليه است. سپس براي بهبود دقت وصحت تخمين بردار موقعيت نسبي، از قيدهاي طول و قيدهاي زواياي بين بردارهاي موقعيت نسبي، استفاده شده است. تست‌هاي آزمايشگاهي تعيين وضعيت در محل زمين ورزش دانشگاه علم و صنعت انجام شده است. نتايج آزمايش‌ها حاكي از كاهش زمان حل ابهام و نزديك به آني حل ابهام فاز حامل ، و بهبود دقت و صحت تعيين وضعيت آني است.

192813

دانشگاه علم و صنعت ايران

كنترل

دكتر سعيد عبادالهي