Accuracy of positioning Autonomous Biomimetic Underwater Vehicle using additional measurement of distances

• Autorzy: Naus K. , Szymak P.

Identyfikatory

DOI

10.1515/aon-2016-0001

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article describes a study of problem of estimating the position coordinates of Autonomous Biomimetic Underwater Vehicle (ABUV) using two methods: dead reckoning (DR) and extended Kalman filter (EKF). In the first part of the paper, navigation system of ABUV is described and scientific problem with underwater positioning is formulated. The main part describes a way of estimating the position coordinates using DR and EKF and a numerical experiment involving motion of ABUV along the predetermined test distance. The final part of the paper contains a comparative statistical analysis of the results, carried out for assessing the accuracy of estimation of the position coordinates using DR and EKF methods. It presents the generalized conclusions from the research and the problems relating to the proper placement of the components of the system measuring distances.

PL

W artykule przedstawiono opis badań dokładności estymowania współrzędnych pozycji ABUV (Autonomous Biomimetic Underwater Vehicle) metodą zliczania drogi (dead reckoning — DR) oraz rozszerzonym filtrem Kalmana (external Kalman filter — EKF). W pierwszej części przybliżono tematykę systemów nawigacyjnych ABUV i sformułowano problem naukowy związany z pozycjonowaniem podwodnym. W części głównej opisano sposób estymowania współrzędnych pozycji metodą DR i EKF oraz eksperyment badawczy polegający na programowym symulowaniu przejścia ABUV po zadanym odcinku testowym. Część końcowa zawiera porównawczą analizę statystyczną otrzymanych wyników prowadzoną pod kątem oceny dokładności estymowania współrzędnych pozycji metodami DR i EKF. Przedstawiono w niej także uogólnione wnioski z badań oraz problemy związane z właściwym rozmieszczeniem elementów systemu pomiarowego odległości.

Słowa kluczowe

EN

underwater positioning; estimation of coordinates; autonomous biomimetic underwater vehicle

• Wydawca: Polskie Forum Nawigacyjne
• Czasopismo: Annual of Navigation
• Rocznik: 2016
• Tom: No. 23
• Strony: 5--21
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys.

Twórcy

autor

Naus K.

• Polish Naval Academy Śmidowicza 69 Str., 81-127 Gdynia, Poland

autor

Szymak P.

• Polish Naval Academy Śmidowicza 69 Str., 81-127 Gdynia, Poland

Bibliografia

• [1] Bovio E., Cecchi D., Baralli F., Autonomous underwater vehicles for scientific and naval operations, ‘Annual Reviews in Control’, 2006, No. 30, pp. 117–130.
• [2] Ciećko A., Grzegorzewski M., Oszczak S., Ćwiklak J., Grunwald G., Balint J., Szabo S., Examination of EGNOS Safety-of-Live Service in Eastern Slovakia, ‘Annual of Navigation’, 2015, No. 22, pp. 65–79.
• [3] Electromagnetic speed log Alize specification [online], http://www.benmarine.fr/files/ ALIZE_en.pdf [access 20.03.2016].
• [4] Felski A., Nowak A., Woźniak T., Accuracy and availability of EGNOS — results of observations, ‘Artificial Satellites’, 2011, Vol. 46, No. 3.
• [5] IMU VN-200 user manual [online], http://www.vectornav.com [access 20.03.2016].
• [6] Mazlan A. N. A., McGookin E., Modelling and Control of a Biomimetic Autono-mous Underwater Vehicle. In Proc. International Conference on Control, Automation, Robotics & Visions, Guangzhou 2012, China, pp. 88–93.
• [7] Moreno D., An object oriented Matlab framework for underwater SLAM using side scan sonar, ‘Actas de las XXXV Jornadas de Automática’, 2014, Valencia, Spain, pp. 6–14.
• [8] Naus K., Evaluation of accuracy the position of the vessel designated stereoscopic cameras system, ‘Reports on Geodesy’, 2010, No. 1 (88), pp. 79–87.
• [9] Naus K., Accuracy in fixing ship’s positions by CCD camera survey of horizontal angles, ‘Geomatics and Environmental Engineering’, 2011, Vol. 5/4, pp. 47–61.
• [10] Naus K., Wąż M., Accuracy in fixing ship’s positions by camera survey of bearings, ‘Geodesy and Cartography’, 2011, Vol. 60, No. 1, pp. 61–73.
• [11] Naus K., Narloch A., Distribution of the accuracy of position coordinates fixed using coastal navigation methods against two and three navigational markers, ‘Logistyka’, 2014, No. 3, pp. 4606–4614.
• [12] Naus K., Electronic navigational chart as an equivalent to image produced by hypercatadioptric camera system, ‘Polish Maritime Research’, 2015, Vol. 22, No. 1 (85), pp. 3–9.
• [13] Naus K., Wąż M., Precision in determining ship position using the omnidirectional map to visual shoreline image comparative method, ‘Journal of Navigation’, 2016, Vol. 69, Issue 02, pp. 391–413.
• [14] Pressure sensor WIKA S-20 specification, [online], http://www.przetworniki24.pl/pl/ katalog/przetworniki_cisnienia/S_20 [access 20.03.2016].
• [15] Specification of Hydromodem Micron Data Modem, [online], http://www.tritech.co.uk/ product/micron-data-modem [access 20.03.2016].
• [16] Szymak P. et al., Report on stage no 2 from development project no. DOBR-BIO4/ 033/13015/2013 entitled ‘Autonomous underwater vehicle with silent undulating propulsion for underwater ISR’, Polish Naval Academy, Gdynia 2015.
• [17] Tian S., He B., Chen S., Liu G., Application of forward-looking scanning sonar on Simultaneous Localization and Mapping for an Autonomous Underwater Vehicle, In Proc. ICCEE International Conference on Computer and Electrical Engineering, Singapore 2012, Vol. 53, No. 2.02, pp. 28–35.
• [18] Wang S., Chen L., Huosheng Hu H., Gu D. Single, Beacon based localization of AUVs using moving horizon, In Proc. IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS), Tokyo 2013, pp. 885–900.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.