فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

تخمین دقیق وضعیت و سمت پهپاد‌ها، به‌عنوان یکی از چالش‌های اصلی در سیستم‌های ناوبری خودکار، نقش حیاتی در کنترل و هدایت این وسایل ایفا می‌کند. در این مقاله، برای تخمین وضعیت پهپاد‌ها از فیلتر ذره‌ای مبتنی بر کواترنیون، یک روش نمونه‌برداری خاص و فیلتر کالمن بی‌اثر استفاده شده است. این روش‌ها با تلفیق داده‌های سنسورهای اینرسی و به‌کارگیری فیلترینگ، دقت تخمین زوایای غلت، فراز و سمت را به طور قابل‌توجهی افزایش می‌دهند. نوآوری این مقاله در مقایسه جامع عملکرد فیلتر ذره‌ای و فیلتر کالمن بی‌اثر در دو سناریوی مختلف، شامل داده‌های شبیه‌سازی‌شده و داده‌های واقعی است که از یک سیستم مرجع وضعیت و سمت خاص جمع‌آوری شده‌اند. نتایج نشان می‌دهند که فیلتر ذره‌ای در تخمین زوایای غلت و سمت بهبودی بیش از ۹۹٫۹۹٪ در داده‌های شبیه‌سازی‌شده و بیش از ۸۸٫۴۸٪ در داده‌های واقعی نشان داده است. همچنین، تحلیل معیارهای واریانس و انحراف استاندارد خطا تأیید می‌کند که فیلتر ذره‌ای در کاهش پراکندگی خطاها موفق‌تر عمل کرده است، به‌طوری‌که برای زاویه سمت، واریانس خطا در فیلتر ذره‌ای حدود ۱۰۰ برابر کمتر از فیلتر کالمن بی‌اثر بوده است. از سوی دیگر، فیلتر کالمن بی‌اثر در تخمین زاویه فراز عملکردی کمی بهتر از فیلتر ذره‌ای نشان داده است. این یافته‌ها حاکی از آن است که ترکیب این دو فیلتر می‌تواند به‌عنوان یک راه‌حل کارآمد در سیستم‌های ناوبری دقیق پهپادها مورد استفاده قرار گیرد. روش بازنمونه‌گیری به کار گرفته شده در فیلتر ذره‌ای نیز دقت تخمین زوایای غلت و سمت را به طور چشمگیری افزایش داده است.