Análise de um sistema de navegação para veículo submarino autônomo.

O ambiente aquático tem notória importância para a pesquisa, pela biodiversidade e vastidão, e também do ponto de vista comercial, para a indústria militar e de óleo&gás por exemplo. Entretanto, a sua exploração é prejudicada por diversos fatores, entre eles devido à dificuldade de navegação. In...

Full description

Bibliographic Details
Main Author: Diana, Rodrigo Eiji Yamagata
Other Authors: Barros, Ettore Apolonio de
Format: Others
Language:pt
Published: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP 2018
Subjects:
AUV
Online Access:http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-27082018-151618/
id ndltd-usp.br-oai-teses.usp.br-tde-27082018-151618
record_format oai_dc
spelling ndltd-usp.br-oai-teses.usp.br-tde-27082018-1516182019-05-09T21:40:45Z Análise de um sistema de navegação para veículo submarino autônomo. Navigation system analysis for autonomous underwater vehicles. Diana, Rodrigo Eiji Yamagata Autonomous underwater vehicles AUV Instrumentação (Física) Instrumentation Modelos para processos estocásticos Simulação de sistemas Stochastic process Submersíveis não tripulados Systems simulation O ambiente aquático tem notória importância para a pesquisa, pela biodiversidade e vastidão, e também do ponto de vista comercial, para a indústria militar e de óleo&gás por exemplo. Entretanto, a sua exploração é prejudicada por diversos fatores, entre eles devido à dificuldade de navegação. Infelizmente, carece-se de sinal GPS (Global Positioning System) embaixo d\'água, o que exige outras técnicas de localização. Assim, este trabalho analisa um sistema de navegação para um veículo submarino autônomo. Graças a sensores de velocidade, girômetros, bússola, entre outros, aplica-se o princípio de dead reckoning para calcular a posição atual do veículo a partir da última posição conhecida. Para tal, é feito inicialmente um estudo dos sensores a serem utilizados e um algoritmo de navegação é proposto, cujos resultados são expressos em coordenadas geodésicas (latitude e longitude), permitindo a visualização da trajetória do veículo em mapas geo-referenciados. Além disso, problemas práticos de medição são tratados. Em seguida, é feito um estudo sobre o ruído dos sensores, utilizando a curva de variância de Allan para caracterização dos sinais dos girômetros e do DVL (Doppler Velocity Logger). Por meio de equações de propagação de erro, os ruídos são recuperados em simulação, permitindo a estimação do erro de posição e de atitude (posição angular) acumulados para uma dada manobra. Finalmente, discute-se um critério de emersão a partir das estimativas de erro de posição. The main part of our planet is filled with water, so the aquatic environment has notorious research and commercial importance. However, its exploration faces many difficulties. In navigation, the lack of GPS signal (Global Positioning System) during underwater missions requires different techniques, so this document focus on analyzing a navigation system for autonomous underwater vehicles. Thanks to different embedded sensors, like DVL (Doppler Velocity Logger), compass, gyrometers and others, the processes of dead reckoning is applied, witch calculates vehicle\'s current position by using the previously determined position. To do so, a navigation algorithm is implemented, providing geodesic coordinates to plot vehicle\'s trajectories on geo-referenced maps. Also, practical difficulties are discussed and treated. To improve the quality of the results, girometer\'s and DVL\'s errors are analyzed using Allan\'s variance and the navigation errors are estimated using first order time derivative equations in an augmented state space. Lastly, it is discussed a criterion to emerge and correct the vehicle\'s position using GPS signal. Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Barros, Ettore Apolonio de 2018-05-07 Dissertação de Mestrado application/pdf http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-27082018-151618/ pt Liberar o conteúdo para acesso público.
collection NDLTD
language pt
format Others
sources NDLTD
topic Autonomous underwater vehicles
AUV
Instrumentação (Física)
Instrumentation
Modelos para processos estocásticos
Simulação de sistemas
Stochastic process
Submersíveis não tripulados
Systems simulation
spellingShingle Autonomous underwater vehicles
AUV
Instrumentação (Física)
Instrumentation
Modelos para processos estocásticos
Simulação de sistemas
Stochastic process
Submersíveis não tripulados
Systems simulation
Diana, Rodrigo Eiji Yamagata
Análise de um sistema de navegação para veículo submarino autônomo.
description O ambiente aquático tem notória importância para a pesquisa, pela biodiversidade e vastidão, e também do ponto de vista comercial, para a indústria militar e de óleo&gás por exemplo. Entretanto, a sua exploração é prejudicada por diversos fatores, entre eles devido à dificuldade de navegação. Infelizmente, carece-se de sinal GPS (Global Positioning System) embaixo d\'água, o que exige outras técnicas de localização. Assim, este trabalho analisa um sistema de navegação para um veículo submarino autônomo. Graças a sensores de velocidade, girômetros, bússola, entre outros, aplica-se o princípio de dead reckoning para calcular a posição atual do veículo a partir da última posição conhecida. Para tal, é feito inicialmente um estudo dos sensores a serem utilizados e um algoritmo de navegação é proposto, cujos resultados são expressos em coordenadas geodésicas (latitude e longitude), permitindo a visualização da trajetória do veículo em mapas geo-referenciados. Além disso, problemas práticos de medição são tratados. Em seguida, é feito um estudo sobre o ruído dos sensores, utilizando a curva de variância de Allan para caracterização dos sinais dos girômetros e do DVL (Doppler Velocity Logger). Por meio de equações de propagação de erro, os ruídos são recuperados em simulação, permitindo a estimação do erro de posição e de atitude (posição angular) acumulados para uma dada manobra. Finalmente, discute-se um critério de emersão a partir das estimativas de erro de posição. === The main part of our planet is filled with water, so the aquatic environment has notorious research and commercial importance. However, its exploration faces many difficulties. In navigation, the lack of GPS signal (Global Positioning System) during underwater missions requires different techniques, so this document focus on analyzing a navigation system for autonomous underwater vehicles. Thanks to different embedded sensors, like DVL (Doppler Velocity Logger), compass, gyrometers and others, the processes of dead reckoning is applied, witch calculates vehicle\'s current position by using the previously determined position. To do so, a navigation algorithm is implemented, providing geodesic coordinates to plot vehicle\'s trajectories on geo-referenced maps. Also, practical difficulties are discussed and treated. To improve the quality of the results, girometer\'s and DVL\'s errors are analyzed using Allan\'s variance and the navigation errors are estimated using first order time derivative equations in an augmented state space. Lastly, it is discussed a criterion to emerge and correct the vehicle\'s position using GPS signal.
author2 Barros, Ettore Apolonio de
author_facet Barros, Ettore Apolonio de
Diana, Rodrigo Eiji Yamagata
author Diana, Rodrigo Eiji Yamagata
author_sort Diana, Rodrigo Eiji Yamagata
title Análise de um sistema de navegação para veículo submarino autônomo.
title_short Análise de um sistema de navegação para veículo submarino autônomo.
title_full Análise de um sistema de navegação para veículo submarino autônomo.
title_fullStr Análise de um sistema de navegação para veículo submarino autônomo.
title_full_unstemmed Análise de um sistema de navegação para veículo submarino autônomo.
title_sort análise de um sistema de navegação para veículo submarino autônomo.
publisher Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
publishDate 2018
url http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-27082018-151618/
work_keys_str_mv AT dianarodrigoeijiyamagata analisedeumsistemadenavegacaoparaveiculosubmarinoautonomo
AT dianarodrigoeijiyamagata navigationsystemanalysisforautonomousunderwatervehicles
_version_ 1719075262297014272