توسعه الگوريتم مكان‌يابي براي دامپ‌تراك‌هاي خودران با استفاده از سيستم تعيين موقعيت جهاني آني

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

برق

كارشناسي ارشد

در دو دهه اخير، فناوري وسايل نقليه خودران رشد و توسعه چشمگيري داشته و كاربرد آن به صنايعي همچون معادن نيز گسترش يافته است. تحقق اين امر نيازمند پيشرفت‌هاي سخت‌افزاري و نرم‌افزاري و همچنين يكپارچه‌سازي اجزاي پيچيده اين سيستم‌هاست. به‌طور كلي، نرم‌افزارهاي وسايل نقليه خودران بر پايه مولفه‌هايي نظير ادراك، برنامه‌ريزي مسير، كنترل و مكان‌يابي عمل مي‌كنند. يكي از مهم‌ترين مولفه در اين وسايل، تعيين موقعيت فعلي خودرو در محيط بيروني با حداقل خطاي ممكن است كه «مكان‌يابي» ناميده مي‌شود. مكان‌يابي به‌عنوان يكي از عناصر كليدي سامانه‌هاي خودران، نقشي اساسي در تعيين دقيق موقعيت خودرو در محيط‌هاي پيچيده و پويا ايفا مي‌كند. در اين پژوهش جهت پياده‌سازي الگوريتم‌هاي مكان‌يابي به‌طور موثر براي يك سيستم خودارن سطح 4 و 5 از سيستم عامل ربات به‌عنوان چارچوب نرم‌افزاري استفاده شده ‌است. هدف اين پژوهش، توسعه معماري مناسب مكان‌يابي براي دامپ‌تراك خودران در معادن روباز است. محيط معادن روباز، به‌دليل پيچيدگي‌هاي خاص، تغييرات شديد ناشي از استخراج مواد معدني و باطله و همچنين محدوديت ويژگي‌هاي بصري، نيازمند به‌كارگيري حسگرهاي كارآمد و متناسب با شرايط است. در اين راستا، داده‌هاي حسگرهايي همچون سيستم تعيين موقعيت جهاني آني دوآنتنه، سيستم اندازه‌گيري لختي، دورشمار چرخ‌ها و حسگر زاويه چرخ جلو؛ كه همگي بر روي دامپ‌تراك بلاز مجهز به سامانه خودران نصب شده‌اند؛ مورد استفاده قرار گرفته است. داده‌ها با بهره‌گيري از سيستم‌عامل ربات و با رعايت كاليبراسيون‌هاي ذاتي، دروني و بيروني در معدن مس سرچشمه جمع‌آوري شدند. براي تلفيق داده‌هاي حسگرها، ابتدا مدل‌هاي مناسبي به‌منظور توصيف موقعيت و جهت‌گيري در فضاي سه‌بعدي و با توجه به تغييرات ارتفاعي قابل‌توجه در معادن توسعه داده شد. در اين زمينه، دو مدل شامل مدل كينماتيكي دوچرخه و مدل ساده XYZ متناسب با شرايط حسگرهاي موجود بررسي و توسعه يافتند. در ادامه، براي تلفيق داده‌هاي حسگرها با مدل‌هاي طراحي‌شده، از فيلتر كالمن توسعه‌يافته تطبيقي براي هر دو مدل و همچنين از فيلتر چند مدلي تعاملي استفاده شد. همچنين الگوريتم‌هاي پيشنهادي با داده‌هاي جمع‌آوري‌شده ارزيابي و تحليل گرديدند. براي اين منظور، مسيري به طول 1650 متر در محيط معدن؛ كه در آن سيستم تعيين موقعيت جهاني آني فعال بود؛ به‌عنوان داده مرجع انتخاب شد. سپس، براي آزمون الگوريتم‌ها نويز گوسي با انحراف معيارهاي مختلف به داده‌ها اعمال گرديد و عملكرد مدل‌ها بر اساس معيار RMSE لحظه‌اي و كل تحليل و با يكديگر مقايسه شد.

235739

كنترل

مهندسي برق و كامپيوتر

دانشگاه صنعتي اصفهان