Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Identification of weak links in the ECDIS - operator system based on simulator training

Pipchenko O., Burenkov O., Tsymbal M., Pernykoza V.

TransNav : International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation

|

2021

|

Vol. 15 No. 1

83--88

EN

Statistics, based on grounding incident investigations, is not always sufficient for retrieving objective information and designing comprehensive solutions for improving the ECDIS training process for deck officers and development of methods aimed at reducing the grounding incident rate and improving the effectiveness of navigation. The research studies statistics on deck officers` errors made during training on bridge simulators equipped with ECDIS and provides an analysis of errors distribution among navigators of different ranks. The study shows that in event of the EPFS (Electronic Position Fixing System) failure the likelihood of grounding increases dramatically for all deck officers, irrespective of rank and experience, despite having fully functional radar and ECDIS in dead reckoning mode.

2

An optimal innovation based adaptive estimation Kalman filter for accurate positioning in a vehicular ad-hoc network

Sumithra S., Vadivel R.

International Journal of Applied Mathematics and Computer Science

|

2021

|

Vol. 31, no. 1

45--57

EN

The vehicular ad-hoc network (VANET) is subject to various attacks because of its dynamic nature and ephemeral character. In VANET, vehicles communicate with each other for safety awareness. The positioning of an unknown vehicle is one of the critical factors to determine the vehicle’s trustworthiness. Although some positioning techniques have achieved a high accuracy level in VANET, they suffer from dynamic noise in real-world environments. This drawback leads to inaccuracy and unreliability during vehicle positioning. In this paper, an optimal innovation based adaptive estimation Kalman filter (OIAE-KF) is proposed. This algorithm offers an alternative solution for the basic Kalman filter and the innovation based adaptive estimation Kalman filter (IAE-KF). The proposed algorithm makes use of fusion of the global navigation satellite system (GNSS) and the inertial measurement unit (IMU) to improve its performance. The OIAE-KF works based on the innovation sequence and involves three steps such as establishing the innovation sequence, applying the innovation property, checking the optimality of the Kalman filter and, finally, estimating process noise (Q) and measurement noise (R). An optimal swapping method is introduced for optimality check. The efficiency of the proposed OIAE-KF method is proved by comparing the predictions of the existing methods such as the IAE-KF. The results show that the OIAE-KF performs better than the existing techniques. It improves the accuracy and consistency in VANET positioning.

3

Using GIS to obtain Celestial fix under the framework of an ECDIS System

Tsou M. C.

TransNav : International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation

|

2020

|

Vol. 14. no. 3

675--680

EN

This study proposes a simple method for obtaining a celestial fix, developed within a Geographic Information System (GIS) under the framework of an ECDIS system. The underlying principle is dependent on the most fundamental theory in celestial navigation; the circle of position (COP) of the celestial bodies is plotted to find the fix. Through the spatial data processing, analysis, and visualization capabilities available in GIS, a celestial fix may be obtained directly from plotting. This eliminates the limitations associated with finding the fix manually using a paper map, but also avoids the cumbersome work and inaccuracy of the traditional Intercept Method (IM) or the complicated, and often obscured, computation involved in numerical methods. The proposed method is simple and accurate, and it applies to problems involving two or more celestial bodies and high-altitude observations. It provides a reference for the development of a celestial positioning module in an ECDIS system, and could also be integrated into an educational program on electronic celestial navigation.

4

Układy MEMS w zastosowaniach autonomicznych systemów nawigacyjnych

Wójcik P., Witczak A.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2016

|

Vol. 57, nr 5

20--24

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań porównawczych różnych jakościowo czujników pomiarowych wykonanych w technologii MEMS jako bazy do budowy autonomicznego systemu nawigacyjnego. Zrealizowany projekt uwzględniał zastosowanie czujników o dużej rozpiętości cenowej. Zastosowane różne algorytmy przetwarzania danych miały również umożliwić ocenę możliwości kompensowania słabej jakości czujników pomiarowych stosowaniem zaawansowanego aparatu matematycznego. W artykule przedstawiono strukturę stanowiska badawczego oraz metodykę i wyniki pomiarów poligonowych. Pozwoliło to na sformułowanie ostatecznych wniosków.

EN

In the article results of the different benchmarking were presented qualitatively of sensors made in the MEMS technology as bases for construction of the autonomous navigational system. The project carried out took into account applying sensors about a price wide range. Applied various algorithms of processing data were supposed also to enable the assessment of the possibilities of compensating for the weak quality of sensors with applying the advanced of mathematical apparatus. In the article a structure of the test bed for position estimation, methodology and results of measurements were presented. It allowed for expressing final conclusion.

5

Integration of ultrasonic and inertial methods in indoor navigation system

Tokarz K., Czekalski P., Sieczkowski W.

Theoretical and Applied Informatics

|

2014

|

Vol. 26, No. 3-4

107--117

EN

This paper presents integration of ultrasonic and inertial approaches in indoor navigation system. Ultrasonic navigation systems allow to obtain good results whilst there are at least three beacon transmitters in the range of mobile receiver, but in many situations placement of large number of transmitters is not economically justified. In such situations navigation must be aided by other technique. This paper describes research on supporting ultrasonic system by inertial system based on Magnetic, Angular Rate and Gravity sensor. This can measure current orientation of the receiver and allows to estimate the length of the path by pedometer functionality.

PL

Metody określania aktualnej pozycji są przez ludzkość używane i rozwijane od zawsze. Wczesne metody, stosowane przez wiele lat, zwłaszcza podczas podróży morskich, polegały na określaniu pozycji na podstawie układu widocznych ciał niebieskich, a w późniejszych latach także kompasu. Postęp w elektronice i telekomunikacji, który nastąpił w XX wieku, umożliwił wprowadzenie nowych technologii takich jak kompas żyroskopowy, radary i wreszcie nawigację satelitarną, której przykładem jest system GPS (Global Positioning System). System GPS jest obecnie dostępny dla każdego mieszkańca Ziemi pozwalając na wyznaczenie jego połoźenia w dowolnym miejscu kuli ziemskiej z dokładnością sięgającą kilku metrów. Dostępne obecnie urządzenia nawigacyjne są z powodzeniem stosowane do lokalizacji w przestrzeni otwartej osób, pojazdów, statków morskich i powietrznych. Niestety, sygnał pochodzący z satelitów jest silnie tłumiony przez konstrukcje budowlane co uniemożliwia zastosowanie satelitarnych odbiorników nawigacyjnych wewnątrz budynków. W literaturze można znaleźć różne metody rozwiązania problemu pozycjonowania obiektu w pomieszczeniach zamkniętych, wykorzystujące różne techniki i zjawiska fizyczne. Wymienić tutaj należy metody bazujące na pomiarze czasu propagacji fal ultradźwiękowych, pomiarze mocy odbieranych sygnałów radiowych generowanych przez specjalne nadajniki lub przez elementy istniejącej infrastruktury sieci bezprzewodowej czy pomiarze przyspieszeń za pomocą czujników MEMS. Kilka systemów doczekało się komercyjnej realizacji (Sonitor, Indoor Atlas, WiGLE, iBeacon). W pracy przedstawiono konstrukcję i wyniki pomiarów hybrydowego systemu pozycjonowania bazującego na pomiarze czasu propagacji fali ultradźwiękowej i radiowej wspomaganego metodą inercyjną. System składa się z rozmieszczonych w obiekcie stacjonarnych urządzeń nadawczych oraz z odbiornika będącego urządzeniem mobilnym. Stacje nadawcze emitują impulsy ultradźwiękowe oraz jednocześnie sygnał radiowy zawierający identyfikator stacji. Mierząc róznicę czasu dotarcia obu sygnałów odbiornik jest w stanie wyznaczyć odległość dzielącą go od nadajnika. Gdy w pomieszczeniu jest kilka nadajników odbiornik, wykorzystując multilaterację, może z dużą dokładnością wyznaczyć swoje aktualne położenie. Urządzenie odbiorcze wyposażone zostało także w czujnik typu MEMS, który pełni funkcję kompasu pozwalając na ustalenie aktualnej orientacji odbiornika względem kierunków geograficznych oraz krokomierza, który służy do oszacowania odległości przebytej przez osobę poruszajacą się w przypadku braku sygnału z urządzeń nadawczych. System jest zbudowany z wykorzystaniem mikrokomputerów jednoukładowych z rodziny AVR. Skonstruowany system został poddany badaniom dokładności pozycjonowania, a jego błąd nie przekracza 1m.

6

Ograniczanie błędów nawigacji dla odwiertów kierunkowych i rurociągów podziemnych

Dąbrowski W., Popowski S.

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2014

|

R. 18, nr 4

75--79

PL

Znajomość trajektorii odwiertu jest niezbędna do prawidłowego sterowania wiertłem, gwarantującego osiągnięcie założonego przebiegu odwiertu. Również w przypadku rurociągów do przesyłania paliw – ich przebieg powinien być monitorowany. Zadania te mogą być zrealizowane dzięki zastosowaniu metody zmniejszania błędów układów nawigacji zliczeniowej, ze szczególnym uwzględnieniem prawidłowo ustalonych warunków początkowych nawigacji.

EN

Knowledge of the trajectory of the borehole is necessary in order to allow for the control of the drill so as to achieve the established process bore. Similarly, in the case of pipelines for transferring fuels, they should be monitored. This is possible thanks to the use of methods of reducing errors in dead reckoning navigation systems with special taking into account of proper set of the initial conditions of navigation.

7

Predykcja położenia użytkownika w przestrzeni 3D w przypadku zaniku lub braku sygnału z GNSS

Cyrek J., Dudczyk J., Kawalec A., Witczak A.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2014

|

Vol. 55, nr 6

25-29

PL

W artykule dokonano przeglądu obecnie stosowanych metod lokalizacji przestrzennej 3D w przypadku zaniku lub braku sygnału z GNSS. W pierwszej części artykułu przedstawione zostały ogólne zasady pracy systemów GNSS. Następnie przedstawiona została metoda nawigacji zliczeniowej DR (ang. Dead Reckoning). Dane nawigacyjne z poszczególnych przyrządów zostały przetworzone za pomocą filtru Kalmana (ang. Kalman Filter) oraz tradycyjnego filtru komplementarnego, gdzie odbiornik GNSS pełnił rolę źródła danych korekcyjnych. W kolejnym punkcie opisana została korelacja dystynktywnych wartości pola magnetycznego w poszczególnych punktach w przestrzeni geograficznej z numerycznym zobrazowaniem terenu. Głównym elementem pracy jest propozycja integracji metody U-TDOA (ang. Uplink Time Difference of Arrival) z modelami predykcji zasięgów stosowanymi w systemach komórkowych oraz z numerycznym zobrazowaniem terenu. Pomimo świadomości istnienia ograniczeń związanych z zastosowaniem metody, jak choćby częściowe wydzielenie zasobów sieci na czas realizacji procesu lokalizacji, wykorzystanie jej może znacznie zawęzić obszar lokalizacji źródła sygnału w przestrzeni 3D. Jest to szczególnie istotne np. w przypadku wielopiętrowych budynków i w sposób znaczący skraca czas odnalezienia poszkodowanego. Podsumowanie pracy stanowi wniosek wskazujący na potrzebę integracji różnych rozwiązań w budowie hybrydowego systemu nawigacyjnego. Działanie takie umożliwi znaczący wzrost prawdopodobieństwa estymacji właściwej lokalizacji w przypadku zaniku lub braku sygnału z GNSS.

EN

This article reviews current methods of 3D spatial location in the event of loss or absence of GNSS signal. The first part presents main information of the existing GNSS systems. Next, the DR (Dead Reckoning) navigation method is described. Navigation data from individual instruments are processed using the Kalman Filter and traditional complementary filter as well, where GNSS receiver serves as the source of correction data. Further, we describe correlation between distinctive values of the magnetic field at different points located in the geographic space and map. The main part of the work proposes integration of the U-TDOA (Uplink Time Difference of Arrival) method with the ranges prediction models, used in cellular systems. The current method analysis indicates that the location accuracy depends on many factors and its particular and proper representation in the applied models. Despite awareness of the limitations associated with using models such as partial separation of network resources for the duration of the localization process, its use can significantly narrow down the location of the signal source in 3D space. This is significantly important in the case of high buildings environment, and substantially reduces victim time find. Summarizing, we propose integration of different solutions in the construction of a hybrid navigation system. Such action increases the estimation of the correct location in the event of loss or absence of GNSS signal.

8

Application of stereovision, digital maps and inertial sensors for estimation of geographical location

Barański P., Polańczyk M., Strumiłło P.

Challenges of Modern Technology

|

2010

|

Vol. 1, no. 1

65--68

EN

The paper presents an approach that integrates stereoscopic images, numerical maps of terrain and inertial sensors’ signals for estimation of geographical location of system user. The proposed solution improves on the GPS system in terms of accuracy and it can be used also inside buildings where GPS readouts are not available. The system was designed with a view of blind pedestrians. The prototype employs the particle fi ltering algorithm to fuse data from diff erent sources.

9

Samochodowy system pozycjonujący

Konatowski S., Dąbrowski M.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2008

|

R. 84, nr 12

330-334

PL

W artykule przedstawiono projekt samochodowego systemu pozycjonującego DR/GPS, w którym dane nawigacyjne obu systemów przetwarzane są wspólnie za pomocą algorytmu komplementarnego filtru Kalmana. System DR spełnia rolę systemu odniesienia, a odbiornik systemu GPS jest źródłem danych korekcyjnych w tym algorytmie. Zaprezentowano opis struktury zintegrowanego systemu pozycjonującego, scharakteryzowano zasadę jego działania oraz zamieszczono wybrane wyniki badań symulacyjnych i testów w warunkach rzeczywistych.

EN

The paper presents a Vehicle Positioning System project (DR/GPS). It processes a navigation data provided by both, DR and GPS subsystems using complementary Kalman filter algorithm. DR is a reference system. As a source of correction data GPS receiver is used. The paper contains structure description of integrated positioning system, algorithms of DR GPS filtration and results of examination by the use of simulation and real data.

10

Heading Reference Systems For Land Vehicles

Kaniewski P.

Molecular and Quantum Acoustics

|

2005

|

Vol. 26

129-147

EN

The paper presents designs of several Heading Reference Systems which can be used in land vehicles for determination of their heading. The systems are composed of diverse combinations of gyro, electronic compass and GNSS receiver and employ Kalman filtering algorithms. Chosen simulation results, comparing accuracy of the designed systems, are included in the paper.

11

Korygowany system nawigacji zliczeniowej DR/GPS pojazdów samochodowych

Konatowski S.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2004

|

z. 63 [213], t.2

465--472

PL

W artykule przedstawiono projekt podsystemu nawigacji zliczeniowej DR (Dead Reckoning) korygowany sygnałami z odbiornika systemu GPS. System zliczania drogi DR - zbudowany w oparciu o odometr, żyroskop i kompas elektroniczny - potraktowano jako nadrzędny podsystem nawigacyjny stanowiący system odniesienia. Do przetwarzania danych nawigacyjnych wykorzystana jest technika komplementarnej filtracji Kalmana - minimalizująca błędy określenia położenia obiektu. System DR/GPS, przedstawiany w artykule, zawiera dwa filtry Kalmana oparte na uproszczonych modelach błędów przyrządów nawigacyjnych. Przedstawiony projekt systemu DR/GPS umożliwia wykorzystanie wszystkich korzyści oferowanych przez integrację podsystemów, tj. wysoką dokładność, ciągłość i pewność informacji nawigacyjnej.

EN

The article presents a project of an integrated navigation system DR/GPS for land vehicles. The system processes data from an odometer, a gyro, an electronic compass and a GPS receiver with use of two complementary Kalman filters. The system is in its prototyping phase of development. A description of the design and the prototype of DR/GPS is presented. The proposed approach offers relative simplicity of the system and ensures its good accuracy. An ability of the system to eliminate increasing DR errors and reduce errors of the GPS receiver is demonstrated with chosen simulation results.

12

Algorytmy przetwarzania danych w podsystemach nawigacji zliczeniowej

Konatowski S.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2004

|

z. 63 [213], t.2

457--464

PL

W artykule przedstawiono ideę nawigacji zliczeniowej oraz zaprezentowano sposoby przetwarzania danych w nawigacji DR (Dead Reckoning). Przeanalizowano trzy struktury takich systemów, które składają się z podsystemu określania kursu pojazdu lądowego i przyrostów drogi. Dla wszystkich omawianych struktur czujnikami ruchu liniowego są odometry, zaś czujnikami ruchu kątowego są odpowiednio kompas elektroniczny, żyroskop i dla trzeciego wariantu kompas elektroniczny i żyroskop jednocześnie. Dla ostatniego podsystemu opracowano algorytm filtracji Kalmana oraz przeprowadzono badania symulacyjne w środowisku MatLab®.

EN

The article presents three projects of an integrated positioning system DR. Firstly, a choice of navigation devices (i.e. gyros, magnetic sensors, odometers, difference odometers and accelerometers) for the navigation system is discussed. Secondly, three concepts of integration of sensors are described. These systems process data from an odometer and a gyro (DR-1) or from an odometer and an electronic compass (DR-2) or an odometer, a gyro and an electronic compass (DR-3), which constitute three DR unit, with use of two complementary Kalman filters each. Next, state-space model of the system DR-3 and Kalman filters are shortly presented. An adopted methodology of simulative testing of DR and chosen simulation results are included in the paper. The presented positioning system may find its application as a component of an in-car nayigation system or, following several alterations, also as an onboard system of other types of land vehicles.

13

Integrated positioning system for land vehicles

Konatowski S.

Kwartalnik Elektroniki i Telekomunikacji

|

2003

|

Vol. 49, z. 4

467-480

EN

The one of the main task of navigation is composed of positioning, i. e. determination of a vehicle location in the space. Contemporary vehicles are equipped with various radio-engineering and autonomous (non-radio-engineering) navigation devices. Their output data can be processed jointly to improve accuracy, continuity and reliability of the integrated positioning system. The paper presents a design of integrated system consisting of typical sensors used in contemporary land vehicles. Two complementary Kalman filters are used for joint data processing. Selected simulation results of the system are included in the paper.

PL

We współczesnych systemach nawigacyjnych pojazdów samochodowych istotną rolę odgrywają systemy pozycjonujące , wyposażane w czujniki autonomiczne i radiotechniczne. Ich zadaniem jest precyzyjne określanie miejsca położenia obiektów. Autonomiczne źródła informacji nawigacyjnej dokonują pomiaru parametrów bez otrzymywania sygnałów spoza obiektu. Czujnikami nieautonomicznymi są systemy radiotechniczne, a w szczególności system nawigacji satelitarnej GPS (Global Positioning System). Charakteryzują się one znacznie większą dokładnością długoterminową niż czujniki autonomiczne. Wadą tych systemów jest łatwość zakłócania ich pracy oraz możliwość wystąpienia czasowych zaników sygnałów. Artykuł opisuje projekt zintegrowanego systemu nawigacyjnego DR/GPS, złożonego z odbiornika GPS oraz systemu DR (Dead Reckoning). W skład systemu DR wchodzi odometr, żyroskop i kompas elektroniczny, który koryguje narastające w czasie błędy żyroskopu. System zliczania drogi DR traktowany jest jako system nadrzędny - system odniesienia. Dane z elementów składowych zaprojektowanego systemu przetwarzane są wspólnie w celu zapewnienia ciągłości i zwiększenia dokładności określania miejsca położenia pojazdu. W większości zastosowań nawigacyjnych optymalne procedury filtracji są nieliniowe, co komplikuje projektowanie filtrów. Z tego powodu, w procesie projektowania zintegrowanych systemów nawigacyjnych, często stosowana jest linearyzacja modelu projektowanego filtru. W artykule zastosowano dwa komplementarne filtry Kalmana. Pierwszy, w module kursu przetwarza sygnały z żyroskopu i kompasu elektronicznego. Drugi - linearyzowany filtr Kalmana - estymuje błędy położenia, wykorzystując informacje z systemów DR i GPS. Linearyzacja dokonywana jest wokół trasy pomiarowej z systemu DR. Artykuł przedstawia wybrane wyniki badań symulacyjnych zaprojektowanego systemu pozycjonującego dla pojazdów lądowych.

14

Integration of relative and absolute navigation systems

Kaniewski P., Konatowski S., Kraszewski T.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2001

|

Vol. 50, nr 11

133-150

EN

The main task of navigation consist in positioning, i.e. determination of the vehicle location in space. Contemporary vehicles are equipped with various radiotechnical and autonomous (non-radiotechnical) navigation devices. Their output data can be processed jointly to improve accuracy of estimation of the vehicles position, increase reliability of the navigation system and provide for continuity of positioning. An additional benefit of integration of navigation data is a possibility of comfortable presentation of processing results to the user of the user of the system. The paper presents an example of such integrated data processing, realised in a system composed of typical navigation devices used in contemporary land vehicles. A complementary linearized Kalman filter plays a role of the algorithm of joint data processing.

PL

Główne zadanie nawigacji polega na pozycjonowaniu pojazdu, tj. określaniu jego położenia w przestrzeni. Współczesne pojazdy są wyposażone w różnorodne radiotechniczne i autonomiczne przyrządy nawigacyjne. Ich dane wyjściowe mogą być wspólnie przetwarzane w celu poprawy dokładności estymacji położenia pojazdu, podwyższenia niezawodności systemu nawigacyjnego i ciągłości pozycjonowania. Dodatkową zaletą integracji jest możliwość wygodnej prezentacji wyników przetwarzania danych użytkownikowi systemu. Artykuł przedstawia przykład zintegrowanego systemu nawigacyjnego złożonego z typowych urządzeń nawigacyjnych stosowanych w pojazdach lądowych. Do wspólnego przetwarzania danych nawigacyjnych, w opisywanym systemie, wykorzystano algorytm komplementarnego, linearyzowanego filtru Kalmana.

15

Positioning with AHRS/ODOMETER/GPS system

Kaniewski P., Konatowski S.

Annual of Navigation

|

2001

|

No. 3

75-89

EN

The paper presents a project of an integrated positioning system composed of a dead reckoning unit (DR), and a GPS receiver. The DR subsystem includes an Attitude and Heading Reference System (AHRS) and an odometer. The data from DR and GPS are jointly processed via an algorithm of linearized complementary Kalman filter. The paper shortly introduces an idea of relative and absolute navigation. Next, it presents state-space description of the AHRS/ODOMETER/GPS integrated system. a functional structure of the system and Kalman filtering algorithm are presented. At last, the authors outline an adopted methodology of testing of AHRS/ODOMETER/GPS integrated system. Chosen results of the tests, conducted with use of real navigation data, are included in the paper. The presented positioning system may find its application in land vehicles.