فهرست:
1 فصل اول : نمای کلی از طرح.. 14
1-1 بیان مسئله. 14
1-2 هدف از طراحی سیستم خلبان خودکار با جی پی اس.... 15
1-3 دلایل اهمیت حذف سیستم های وضعیت سنج.. 15
1-4 سوالات کلیدی.. 16
1-5 مدل شبیه سازی شده 17
1-6 تعاریف عمومی متغیرها و واژه های کلیدی.. 18
1-7 اطلاعات مورد نیاز در خلبان خودکار 19
1-8 موارد کاربرد خلبان خودکار 19
1-9 نحوه اعتبارسنجی.. 20
1-10 محدودیت ها و مشکلات... 21
2 فصل دوم : اصول و مبانی تئوریک.... 22
2-1 منابع خطای سنسورهای ناوبری اینرسی.. 22
2-1-1 خطای بایاس... 24
2-1-2 ضریب مقیاس... 24
2-1-3 عدم توازن.. 25
2-1-4 نویز 25
2-2 سیستم موقعیت یاب جهانی و تشریح خطاهای GPS. 27
2-2-1 تشریح سیستم تعیین موقعیت جهانی.. 28
2-2-2 اصول تعیین موقعیت با جی.پی.اس... 31
2-2-3 شبیه سازی حرکت مداری ماهوارهها 33
2-2-4 عوامل و پارامترهای خطا در سیستم تعیین موقعیت جهانی.. 34
2-3 مروری بر تئوری‌‌های تخمین و تلفیق.. 37
2-3-1 دینامیک فیلتر کالمن.. 37
2-3-2 الگوریتم فیلتر کالمن.. 38
2-3-3 محدودیت‌های الگوریتم فیلتر کالمن.. 39
2-3-4 فیلتر کالمن توسعه یافته. 39
· الگوریتم فیلتر کالمن توسعه یافته. 39
· محدودیت‌های الگوریتم فیلتر کالمن توسعه یافته. 41
2-3-5 فیلتر کالمن خنثی.. 42
· انتخاب مجموعه نقاط سیگما 44
· الگوریتم فیلتر کالمن خنثی.. 45
· مزایای فیلتر کالمن خنثی.. 49
· محدودیت‌های فیلتر کالمن خنثی.. 49
2-3-6 فیلتر کالمن ذره‌ای.. 50
· الگوریتم فیلتر کالمن ذره‌ای.. 51
2-3-7 فیلتر کالمن مکعب CKF.. 54
· الگوریتم فیلتر کالمن مکعبی.. 54
2-3-8 جمع بندی و نتیجه گیری.. 56
2-4 کنترل کننده های تناسبی- انتگرالی- مشتقی (PID) 57
2-4-1 اساس حلقه کنترلی.. 58
2-4-2 تئوری کنترل کننده های PID.. 60
· عبارت تناسبی.. 60
· عبارت انتگرالی.. 62
· عبارت مشتقی.. 63
· خلاصه. 65
2-4-3 تنظیم کردن حلقه. 65
· تنظیم دستی.. 67
· روش زیگلر- نیکلس.... 68
2-4-4 نرم افزار تنظیم PID.. 69
2-4-5 اصلاحات الگوریتم PID.. 69
2-4-6 محدودیت های کنترل PID.. 70
2-4-7 کنترل اتصال سری.. 71
2-4-8 انجام کنترل PID فیزیکی.. 72
2-4-9 پیاده سازی روش PID با زبان برنامه نویسی.. 73
3 فصل سوم : استخراج معادلات ناوبری.. 74
3-1 مقدمه 74
3-2 کاربرد فیلتر کالمن در گردآوری اطلاعات شتاب... 75
3-2-1 فیلتر کالمن داخلی جی پی اس... 75
3-2-2 فیلتر کالمن خارجی جی پی اس... 78
3-2-3 محاسبه تابع انتقال شتاب.. 80
3-3 محاسبه زوایای شبه وضعیت... 83
3-4 پیاده سازی با زبان برنامه نویسی C.. 87
4 فصل چهارم : شبیه سازی.. 88
4-1 مقدمه 88
4-2 شبیه سازی هواپیما در نرم افزار Aerosim... 90
4-2-1 بلوک ارتباط با دسته فرمان.. 93
4-2-2 مجموعه هواپیمای کامل.. 94
· مجموعه شتاب کل ( Total Acceleration ) 97
· مجموعه نیروها (Forces ) 98
· مجموعه سینماتیک (Kinematics ) 99
· مجموعه ناوبری (Navigation ) 100
4-2-3 مجموعه ارتباط بصری.. 101
· بلوک رابط FS. 101
· بلوک رابطFlight Gear. 103
4-3 شبیه سازی سفت افزار خلبان خودکار در متلب... 105
4-3-1 تعیین مشخصات خلبان خودکار 111
· مشخصات کنترل کننده حرکت سمتی.. 111
· مشخصات کنترل‌‌کننده ارتفاع. 115
4-4 شبیه سازی سیستم وضعیت سنج بدون AHRS. 117
5 فصل پنجم : نتیجه گیری وپیشنهادات... 129
5-1 مقدمه 129
5-2 ارزیابی، تحلیل و نتیجه‌گیری.. 129
5-3 پیشنهاد برای کارهای آینده 130
* منابع و مراجع.. 131
* نمایه. 133
منبع:
[1] Amonlirdviman, K. (1998),” Experimental Evaluation of Trajectory Guidance Systems Using Single Antenna GPS”, Final Research Report 16.622, Dec. 8 .
[2] Axelrad, P., and Brown, R.G. (1996), “GPS Navigation Algorithms, GPS: Theory and Application, ed. Parkinson and Spilker”, AIAA Progress in Astronautics and Aeronautics Vol. 163, pp. 409-433.
[3] Dan’Simon. “Optimal State Estimation Kalman, Hinf”, Nonlinear Approaches. 1nd Edition, New York: Wiley & Sons, 2006.
[4] Bock, Y., 1996. Reference System. In: Teunissen, P J G. and Kleusberg, A. (Eds.), GPS for Geodesy, Springer.
[5] Titterton’ D.H. and Weston’ J.L.”Strapdown Inertial Navigation Technology”. 2nd Edition, AIAA, 2004.
[6] Aggarwal’P., Syed’Zainab. Jitendra.”MEMS-Based Integrated Navigation”. 1nd Edition, Artech House, 2010.
[7] Zhang’ Xin. Li’ Yong.”Allan Variance Analysis on Error Characters of MEMS Inertial Sensor for FPGA-based GPS/INS System”, Thesis New South Wales University,Australia, 2009.
[8] Gebre-Egziabher, D., Hayward, R.C., and Powell, J.D. (1998),”A Low-Cost GPS/Inertial Attitude Heading Reference System (AHRS) for General Aviation Applications”, IEEE PLANS 98, Palm Springs, CA, April 20-23, pp. 518-525.
[9] Gaylor’ D. Edvard. “Integrated GPS/INS Navigation System Design for Autonomous Spacecraft Rendezvous “For Degree of Doctor of Philosophy The University of Texas At Austin, 2003.
[10] Burgers’ G. and Leeuwen J’ and Evensen’ G. "Analysis scheme in the ensemble Kalman filter", IEEE, 1998.
[11] Henderson, R.O. (1997), “A Study of GPS Based Attitude Indicators and Instrument Update Rates”, AIAA Mid-Atlantic Region I Student Conference, Old Dominion University , April.
[12] Wan’ E.A. and Merwe R’. “The unscented Kalman filter for nonlinear in Adaptive Systems estimation”, IEEE, 2000.
[13] Arasaratnam’ I.”Cubature Kalman Filtering: Theory & Application”, P.h.D Thesis McMaster University, 2009.
[14] Kornfeld, R.P., Hansman, R.J., and Deyst, J.J. (1998b),” Preliminary Flight Tests of Pseudo-Attitude Using Single-Antenna GPS Sensing ”, 17th Digital Avionics Systems Conference (DASC),31 Oct.-6 Nov.,Bellevue,WA.
[15] Arasaratnam’ I. And Haykin’ S.”Cubature Kalman Filtering: Automatic Control”, IEEE, 2009.
[16] Gam’ C.”RADAR update strap-down inertial midcours guidance performance analysis for missiles”. AIAA, 1979.
[17] Dan’Simon.”Optimal State Estimation Kalman, Hinf, Nonlinear Approaches”. 1nd Edition, New York: Wiley & Sons, 2006.