An attitude navigation system based on the GPS
Other Title(s)
(GPS) نظام الملاحة الاتجاهي باستخدام منظومة تحديد الموقع العالمي
Parallel Title
(GPS) نظام الملاحة الاتجاهي باستخدام منظومة تحديد الموقع العالمي
Joint Authors
Abd, Mushtaq Talib
Makki, Sad A. R.
Source
Engineering and Technology Journal
Issue
Vol. 28, Issue 05 (31 Jan. 2010)18 p.
Publisher
Publication Date
2010-01-31
Country of Publication
Iraq
No. of Pages
18
Main Subjects
Information Technology and Computer Science
Topics
Abstract AR
في هذا البحث، تم استخدام عدة مستلمات أل (GPS) لتطوير نظام تحديد الاتجاه.
إن مستلمة أل (GPS) تستخدم مقياسين، المدى الكاذب (pseudo range) و ناقل الطور (carrier phase) أن الأخير يملك دقة عالية لذا يستخدم لإعطاء اتجاه دقيق.
و لكن توجد مشكلة في قياسات أل ( carrier phase) و هي وجود عدد صحيح غامض يجب أن يحل أولا.
بدون معرفة هذا العدد فان أل (carrier phase) يبقى بلا معنى.
لذا فان تقنية تحديد الاتجاه المستندة على أل carrier phase تتضمن خطوتين، حل غموض العدد الصحيح و من ثم احتساب الاتجاه.
هنا تم استخدام خطوتين، لحساب الاتجاه، الأولى النقطة الوحيدة single point التي تعتمد على التعريبات الصغرى (least square) و التي طورت لتستخدم أل quaternion.
أما الطريقة الثانية فهي Eigen problem و التي تقوم بإيجاد أل quaternion المثالي من دالة الكلفة الرباعية.
و لحل غموض العدد الصحيح، تم تطوير خوارزمية لا تعتمد على الاتجاه.
تتضمن هذه الخوارزمية أولا عملية بحث آنية ضمن الأعداد الصحيحة باستخدام متباينة هندسية لتقليل مجال البحث بشكل ملحوظ.
بعد ذلك يتم استعمال دالة الخسارة (loss function) لفحص الأعداد الصحيحة المرشحة من عملية البحث لكي يتم تحديد العدد الصحيح المثالي.
أظهرت النتائج أن طريقة Single point أكثر دقة (الجذر التربيعي لمتوسط الخطأ يساوي 0.137، 0.079 و 0.197 درجة بالنسبة إلى زوايا yaw,pitch ,roll على التوالي ) و تقترب من الحل الصحيح.
في حين أن طريقة Eigen problem ربما تبتعد عن الحل الصحيح عندما تكون نقطة البداية بعيدة.
Abstract EN
In this paper, the use of multi-GPS receiver to estimate the parameters of attitude (orientation) of a platform is developed.
The GPS receiver has two measurements; pseudorange and carrier phase.
The latter is highly accurate (sub centimeter-level).
Therefore, it is used to give precise attitude parameters.
But the carrier phase has one problem; an initial integer ambiguity must be resolved first. Without resolution of this integer, the carrier phase is meaningless.
Therefore, the attitude determination technique based on the carrier phase observable of the GPS involves two steps; integer ambiguity resolution and attitude estimation.
Here, two methods are used for attitude estimation; first, Single-point method that is based on the least square approach is developed using the quaternion representation.
Second, Eigenproblem algorithm that is used to minimize a quartic quaternion-based cost function.
In order to resolve the integer ambiguity, an attitude-independent algorithm is developed.
This algorithm first incorporates an instantaneous integer search to significantly reduce the search space using a geometric inequality.
Then, a batch-type loss function is used to check the remaining integers in order to determine the optimal integer.
The results show that the Single-point method is more accurate (with RMS 0.137, 0.079 and 0.197 degree in yaw, pitch and roll respectively), and it convergences exponentially to the correct solution.
The Eigenproblem may diverge when the initial quaternion is far.
American Psychological Association (APA)
Makki, Sad A. R.& Abd, Mushtaq Talib. 2010. An attitude navigation system based on the GPS. Engineering and Technology Journal،Vol. 28, no. 05.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-63409
Modern Language Association (MLA)
Makki, Sad A. R.& Abd, Mushtaq Talib. An attitude navigation system based on the GPS. Engineering and Technology Journal Vol. 28, no. 05 (2010).
https://search.emarefa.net/detail/BIM-63409
American Medical Association (AMA)
Makki, Sad A. R.& Abd, Mushtaq Talib. An attitude navigation system based on the GPS. Engineering and Technology Journal. 2010. Vol. 28, no. 05.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-63409
Data Type
Journal Articles
Language
English
Notes
Includes bibliographical references.
Record ID
BIM-63409