استفاده از فیلتر فعال جرم- نقطه برای تطبیق تصاویر راداری با نقشه عوارض زمین

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دکترای مهندسی برق / دانشگاه بین المللی امام خمینی قزوین

2 دانشجوی دکترای مهندسی برق / مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

چکیده

در این مقاله راهکار فیلتر فعال جرم- نقطه جهت تطبیق تصاویر راداری و نقشه مرجع عوارض زمین به منظور ناوبری اجسام پرنده بکار گرفته می‌شود. در این روش براساس تخمین بازگشتی به روش بیزین، روش فیلتر جرم- نقطه به‌گونه‌ای اصلاح می‌گردد که در برابر احتمال بروز خطاهای ناگهانی در اندازه‌گیری ارتفاع، سیستم ناوبری اینرسی (INS) و همچنین عبور از نواحی بسیار هموار مقاوم بوده و از ناپایداری تخمین بلندی‌ها جلوگیرینماید. فیلترجرم- نقطه شبکه‌ای از نقاط پیرامون محل تخمین را در نظر می‌گیرد و به هریک احتمالات مجزایی اختصاص می‌دهد. این احتمالات در شروع دارایمقادیر مشابه بوده و نشان‌دهنده نایقینی موجود در مکان‌یابی جسم پرنده در اطراف نقطه‌ای است که INS نمایش می‌دهد. این شبکه یا فیلتر به‌صورت یک مسأله تخمین بازگشتی براساس تئوری بیزین به تدریج به سمت مقادیرصحیح همگرا می‌گردد. نتایج شبیه‌سازی توانمندی، مقاومت و تطابق آن با نیازمندی‌های سیستم ناوبری به کمک عوارض زمین را نشان داده و روش پیشنهادی را در زمره روش‌های قابل توسعه در سیستم‌های عملیاتی قرار می‌دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Terrain elevation matching with observations of radar by using active point-mass filter

نویسندگان [English]

  • Ahmad Kalhor 1
  • Seyed Mohammad Mehdi Dehghan bnadaki 2
چکیده [English]

In this paper an active point-mass filter is applied to match the radar observations with terrain reference map utilized in aircraft navigation.  In the proposed matching method, based on an recursive Bayesian estimation approach, the point-mass filter is modified in order to become robust against the suddenly errors of radar system and Inertial Navigation System (INS) as well as to avoid instability of the estimation process when the aircraft passes from very smooth regions.  The point-mass filter considers a network of points around the estimation point and assigns separated probabilities to them. The probabilities show uncertainties of the aircraft location.  The probabilities are similar initially; however, they converge to true values gradually through a recursive estimation based on Bayesian approach. The simulation results demonstrate the robustness and efficiency of the proposed approach in terrain navigation systems and put it in the category of developing and operational systems.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Terrain aided navigation- Bayesian estimation –point mass filter-intelligent adaptive filter-Digital Terrain Elevation Data

[1] J.P. Golden, "Terrain contour matching (TERCOM): a cruise missile guidance aid", Image Processing for Missile Guidance, Vol.238, pp.10-18, 1980.

[2] K. Vadlamani, "Performance Improvement Methods for Terrain Database Integrity Monitors and Terrain Referenced Navigation", M.S. Thesis, Ohio University, March 2004.

[3] کیاپاشا، علی، دهقان بنادکی، سید محمد مهدی، " ناوبری به کمک عوارض زمین"، مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، 1385.

[4] Kenneth P. Werrell, " The Evolution of the Cruise Missile", Maxwell AFB, AL: Air University Press, 1996.

[5] D. Boozer and J. Fellerhoff, "Terrain-Aided Navigation Test Results in the AFTI/F-16 Aircraft". Journal of the Institute of Navigation, Vol. 35, no. 2, pp. 161-175, 1988.

[6] J.A. Hollowell, "Heli/SITAN: a Terrain Referenced Navigation Algorithm for Helicopters", IEEE Positioning, Localization and Navigation Symp. (PLANS), Las Vegas, 1990.

[7] X. Hongbo, T. Yan, S. J. Zhong, T. Jinwen and L. Jian, "Terrain Matching Based on Imaging Laser Radar", Inst. For pPattern Recognition and Artificial Intelligence, Huazhong Univ. of Science & Tech, Wuhan, China, 430074.

[8] J. Campbell, M. U. de Haag and F. V. Grass, " Light Detection and Ranging-Based Terrain Navigation-A Concept Exploration", GPS/GNSS Conference, September 9-12, 2003, Portland, OR.

[9] YuboPei, Zhe Chen, " BITAN-II: An Improved Terrain Aided Navigation Algorithm", Proceeding of the 22nd International Conference, IEEE Industrial Electronics, Control and Instrumentation (IECON), 1996.

[10] Zhe Chen, " BUAA Inertial Terrain Aided Navigation", Icas92, 1992.

[11] R. Enns, and D. Morrellt, "Terrain-Aided Navigation Using the Viterbi Algorithm", Journal of Guidance, Control and Dynamics, Vol. 18, No. 6, November-December 1995.

[12] J. R. Fountain, "Digital terrain systems", published by the IEE, London, UK, 1997.

[13] N. Bergman, "Bayesian Inference in Terrain Navigation", Thesis, Department of Electrical Engineering, Linkoping University, Sweden, 1997.

[14] Charles A. Baird, "Map-Aided Navigation System Employing TERCOM-SITAN Signal Processing", United States Patent 4829304, May 20, 1986.

[15] S. Thrun, W. Burgard, D. Fox, "Probabilistic Robotics", the MIT Press, 2005.