UNIVERZITET U SARAJEVU
GRAĐEVINSKI FAKULTET
ODSJEK ZA GEODEZIJU
Integrisane navigacijske tehnike
SEMINARSKI RAD
Tema: Primjena inercijalnih navigacijskih sistema u navigaciji
Mentor: Doc.dr. Medžida Mulić
Student: Anesa Lavić, 155G/M
Sarajevo, oktobar 2016.
2
Obrazloženje teme
Iako su danas primarnu ulogu u navigaciji preuzeli satelitski navigacijski sistemi, inercijalnim
sistemima i dalje pripada nezamijenjiva uloga u mnogim područjima navigacije. Također,
inercijalni navigacijski sistemi (INS) uspješno nadopunjuju satelitsku i radio navigaciju pa
tako omogućuju neprekidno praćenje vozila uzrokovano smetnjom signala, što je vrlo važno
kod navigacije (slijetanje aviona).
Uzimajući u obzir navedeno, može se reći da inercijalni navigacijski sistemi još nisu dosegli
vrhunac primjene u navigaciji različitih objekata.
Ovaj rad će se bazirati na razne mogućnosti primjene inercijalnih navigacijskih sistema u
navigaciji. Značaj inercijalnih navigacijskih sistema je jako veliki kod navođenja automobila,
aviona, brodova, bespilotnih letjelica, podmornica..
5
1.
Uvod
1.1. Inercijalni navigacijski sistem
Inercijalni navigacijski sistem namijenjen je za mjerenje parametara navigacije objekta u
prostoru uz korištenje računara i senzora. Promjene vektora stanja objekta u prostoru
detektuju se uz pomoć mjerenja njegovog translatornog kretanja ( akcelerometrima
1
) i
rotacije ( žiroskopima
2
). Inercijalni navigacijski sistem kontinuirano preuzima signale iz
senzora te na osnovu njih računa parametre navigacije i upoređuje dobivene rezultate, u
odnosu na početno stanje mirovanja objekta ili na neko novo referentno stanje objekta. Na taj
se način kontinuirano određuje orijentacija i brzina objekta ( pravac i brzina kretanja ) u
realnom vremenu. Parametri se kretanja slobodnog tijela u prostoru određuju bez potrebe za
stalnim referentnim poređenjem u odnosu na vanjsko okruženje. Sistem funkcioniše tako što
mjeri kinematičke parametre za šest stepeni slobode ( tri translacije i tri rotacije ) dok se
objekat kreće (Grewal i dr, 2013., str.11). Koristi se za navigaciju na pokretnim objektima kao
što su: automobili, brodovi, avioni, podmornice, vođene rakete i svemirske letjelice.
1.2. Princip inercijalnog navigacijskog sistema
Koncept inercijalnog navigacijskog principa zasniva se na mjerenju ubrzanja u translatornom
kretanju duž osa i ugaonih brzina, rotacije oko osa. Na osnovu poznate mase i izmjerene sile,
računar određuje ubrzanje i na osnovu sile precesije ugaonu brzinu. Inercijalni navigacijski
sistem posjeduje računar, platformu i modul sa senzorima: akcelerometrima, žiroskopima i
drugim uređajima za detekciju kretanja. Inercijalni navigacijski sistem odredi svoju početnu
poziciju i brzinu iz nekog drugog izvora ( mjerenja od strane operatora, GPS mjerenja ), a
zatim izračunava svoju poziciju i ažurira brzinu integrisanjem informacija dobivenih od
senzora o kretanju. Sistem ne zahtijeva spoljašnje referentne objekte kako bi se odredila
sopstvena pozicija, orijentacija i brzina sa relativnim poređenjem. Sadrži paket senzora, koji u
kombinaciji daju informacije za izračunavanje inercijalnih sila u tri linearne dimenzije ( duž
tri ose ) i tri ugla rotacije oko tih osa. Specifičnost mjerenja je u odnosu na mjeru ubrzanja iz
1
Akcelerometar (mjerač ubrzanja) je tehnološka komponenta koja otkriva pokrete tj. promjenu u brzini i
položaju. Vrsta je senzorskog uređaja. Koristi se tehnologijom MEMS. Jednako reagira i na blage i nagle trzaje.
2
Žiroskop je rotirajući predmet, najčešće disk, obješen u jednom ili dva okvira koji se nalaze u posebnom nosaču
(kućištu žiroskopa).
