31263 - ELABORAZIONE DATI PER LA NAVIGAZIONE

Anno Accademico 2021/2022

  • Docente: Matteo Zanzi
  • Crediti formativi: 6
  • SSD: ING-INF/04
  • Lingua di insegnamento: Italiano
  • Modalità didattica: Convenzionale - Lezioni in presenza
  • Campus: Forli
  • Corso: Laurea in Ingegneria aerospaziale (cod. 9234)

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente è in grado di trattare i modelli matematici e ha acquisito le competenze necessarie per analizzare e progettare i moderni sistemi di navigazione aerea, guida e controllo. In particolare lo studente apprende le modalità di integrazione tra sensori satellitari ed inerziali mediante filtri stocastici robusti.

Contenuti

1. Generalità
Controllo automatico del volo e sistemi di navigazione: problematiche e definizioni. L'architettura funzionale generale di un sistema di Navigazione Guida e Controllo (NGC).

2. Sistemi di riferimento

ECI, ECEF, NED, Body, WGS84, trasformazioni tra sistemi di riferimento

3. GPS

§ architettura sistema (segmenti utente, controllo, spaziale)

§ principio di funzionamento

§ struttura del segnale: portanti (L1, L2) e codici (C/A, P)

§ correlazione e pseudodistanze

§ modello matematico per il calcolo della posizione con quattro satelliti

§ disturbi tipici

§ caso di più satelliti, metodo dei minimi quadrati

§ prestazioni (UERE, GDOP, ecc.)

4. Sensori Inerziali

§ Accelerometri: principi di funzionamento e tecnologie costruttive

§ Giroscopi: tipologie di funzionamento (MEMS, LASER, FOG, meccanici)

§ deriva e bias

5. Sistemi Inerziali

§ principio di funzionamento

§ equazioni di navigazione standard

§ derivata temporale matrice di rotazione

§ inizializzazione

6. Leggi di guida

Pure Pursuit, Proportional Navigation, Beam Rider

7. Modelli di sistemi dinamici nello Spazio degli Stati

§ Modelli lineari. Linearizzazione.

§ Osservabilità

§ Osservatore dello Stato

§ Discretizzazione sistemi lineari

§ Filtro Kalman

8. Data Fusion

§ Filtraggio complementare

§ Integrazione Navigatore inerziale e GNSS

AHRS: stima dell'assetto e della prua

Testi/Bibliografia

  • Dispense fornite dal docente e disponibili su IOL-Unibo
  • R. P. G. Collinson, “Introduction to Avionics”, Chapman & Hall, London, 1996
  • D. Mc Lean, “Automatic Flight Control Systems”, Prentice Hall International, 1990
  • M. Kayton, W. R. Fried, “Avionics Navigation Systems”, 2nd ed., John Wiley & Sons, Inc., 1997
  • B. W. Parkinson, J. J. Spilker Jr. (Eds.): “Global Positioning System: Theory and Applications”, AIAA – Progress in Astronautics and Aeronautics, vol. 163 and vol. 164, 1996
  • P. Misra, Per Enge: “Global Positioning System: Signals, Measurements, and Performance”, Ganga-Jamuna Press, 2009
  • J. A. Farrell, M. Barth, “The Global Positioning System & Inertial Navigation”, McGraw-Hill, 1998
  • D. Titterton, J. L. Weston, “Strapdown Inertial Navigation Technology”, AIAA – Progress in Astronautics and Aeronautics, vol. 207, 2004
  • Y. Bar-Shalom, X. R. Li, T. Kirubaraja, “Estimation with Applications to Tracking and Navigation: Theory Algorithms and Software”, Wiley-Interscience, 2001
 

Metodi didattici

Lezioni in classe ed esercitazioni al calcolatore al laboratorio di informatica

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Esame orale. Sono poste allo studente tre domande orali su tre argomenti diversi del corso. L'esame verrà superato se lo studente avrà risposto almeno a due delle tre domande, dimostrando di conoscere e aver compreso i concetti principali degli argomenti oggetto di domanda.

Strumenti a supporto della didattica

Lavagna e computer

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Matteo Zanzi

SDGs

Istruzione di qualità Città e comunità sostenibili La vita sulla terra

L'insegnamento contribuisce al perseguimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda 2030 dell'ONU.