31263 - ELABORAZIONE DATI PER LA NAVIGAZIONE

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”, 2^nd 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
• M. S. Grewal, A. P. Andrews, and C. G. Bartone, “Global Navigation Satellite Systems, Inertial Navigation and Integration”, John Wiley & Sons, 2013
• P. Teunissen and O. Montenbruck, (Eds.), “Springer Handbook of Global Navigation Satellite Systems”, Springer, 2017

 

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