Mapa serwisu Dodaj do ulubionych Facebook Twitter YouTube

DOI: 10.5604/0860889X.1161257
Krzysztof Naus, Łukasz Marchel
SLAM aided Inertial Navigation System


Abstract
The interdisciplinary nature of navigation leads us to drawing on knowledge contained in solutions used in related technical fields. An example of this trend is combining it with elements of robotics, in which SLAM (Simultaneous Localization And Mapping) is commonly used for positioning a vehicle. To calculate position changes, the location of characteristic objects on a continuously updated map of an environment is used. The attractiveness of the implementation of this technology in connection with marine navigational aids, stems from the possibility of enhancing positioning accuracy in harbor, off-shore or narrow areas. That is in the areas where there is a built up hydro-technical infrastructure, such as breakwaters, waterfronts or navigational infrastructure in the form of marked water fairways and anchorages. In this article an analysis of SLAM combined with INS (Inertial Navigation System) is carried out. It focuses on the possibilities of enhancing accuracy in fixing position coordinates for a submarine. The first part of the article presents a mathematical base for combining INS and SLAM using the Extended Kalman Filter. The second part describes a study on the accuracy in positioning a mobile robot (in this instance a wheeled vehicle) which employs a navigation system based on INS and INS aided SLAM. The final part of the article includes the results of the study and their analysis. It also contains generalized conclusions indicating advantages and disadvantages of the proposed solution.

Key words:
SLAM, inertial navigation, data fusion, Extended Kalman Filter.


System nawigacji inercjalnej wspomagany SLAM

Streszczenie
Interdyscyplinarność nawigacji skłania do czerpania wiedzy z rozwiązań stosowanych w pokrewnych dziedzinach nauk technicznych. Przykładem jest połączenie z elementami robotyki, w której do pozycjonowania pojazdu powszechnie wykorzystywana jest technika SLAM (Simultaneous Localization And Mapping). Polega ona na pozycjonowaniu pojazdu na podstawie zmian położenia obiektów charakterystycznych znajdujących się na stale aktualizowanej mapie otoczenia. Implementacja tej technologii w połączeniu z morskimi urządzeniami nawigacyjnymi zwiększa dokładność pozycjonowania w obszarach portowych, przybrzeżnych lub ścieśnionych, gdzie istnieje rozbudowana infrastruktura hydrotechniczna, np. falochrony, nabrzeża, oraz infrastruktura nawigacyjna w postaci oznakowanych torów wodnych i kotwicowisk. W artykule przeprowadzono analizę technologii SLAM w połączeniu z INS (Inertial Navigation System) pod kątem możliwości zwiększenia dokładności wypracowywania współrzędnych pozycji na okręcie podwodnym. W pierwszej części przedstawiono podstawę matematyczną zespolenia INS ze SLAM przy użyciu rozszerzonego filtru Kalmana (Extended Kalman Filter), w drugiej opisano badanie dokładności pozycjonowania robota mobilnego (pojazdu kołowego) wykorzystującego system nawigacyjny oparty na INS i INS wspomagany SLAM, na zakończenie przedstawiono wyniki badania oraz ich analizę, a także uogólnione wnioski ukazujące zalety i wady zaproponowanego rozwiązania.

Słowa kluczowe:
SLAM, nawigacja inercjalna, fuzja danych, rozszerzony filtr Kalmana.

drukuj
Wszelkie prawa zastrzeżone 2020 Akademia Marynarki Wojennej, Wykonanie: IQ.pl