O uso de sistema inercial para apoiar a navegação autônoma [thesis]

Anderson Morais Mori
AGRADECIMENTOS Agradeço a Deus Pai, provedor da vida e da sabedoria, fonte de inspiração e amparo nos momentos de dificuldade. Ao meu pequeno Pedro Augusto razão do meu viver. Mesmo sem saber sempre me dando forças e fazendo com que a perseverança prevalecesse. A minha amada esposa Tatiane, pelo companheirismo, pela paciência e pelo incentivo incondicional. Aos meus pais José e Maura, a quem tudo devo, por não medirem esforços para me apoiar e apesar de todas as dificuldades sempre acharem
more » ... a forma de me socorrer nos momentos difíceis. A minha irmã Karina pelo amor e incentivo. A minha família, meu porto seguro, por sempre acreditarem e pelo apoio incondicional. Ao professor Dr. Edvaldo Simões da Fonseca Jr., mão amiga, por acreditar na minha capacidade e direcionar a pesquisa para que ela, apesar dos diversos atropelos, pudesse ser concluída. Ao amigo Luís Felipe Sartori Gonçalves, pela amizade e pelo apoio incondicional a pesquisa além da ajuda fundamental na realização dos testes. Ao meu primo Michel do Couto, pela solidariedade nos momentos difíceis além da contribuição também fundamental para realização dos testes. À Continental Automotive do Brasil na pessoa do Sr. Marcelo Fernandes por abrir a oportunidade para que eu cumprisse com o programa de mestrado. Aos diversos amigos da Continental Automotive do Brasil sempre com palavras e gestos de apoio e incentivo. Ao Professor Dr. Celso Furokawa e ao Dr. Douglas Daniel Sampaio Santana, pelas contribuições que fizeram ao trabalho. Parte dos equipamentos utilizados nesta pesquisa foram adquiridos com recursos do CNPq concedidos através do projeto 402393/2009-0. "...Não me entrego sem lutar Tenho, ainda, coração Não aprendi a me render Que caia o inimigo então...." (Renato Russo) ix RESUMO A proposta deste trabalho é contribuir com a construção de uma plataforma de veículo autônomo para viabilizar as pesquisas na área pelo Departamento de Engenharia de Transportes da USP. Até o momento o departamento dispõe de uma plataforma que, a partir de sua posição conhecida, consegue navegar autonomamente até um ponto de destino utilizando apenas uma solução GNSS, no caso, GPS. Para ampliar a mobilidade da plataforma, está sendo sugerida aqui, a adição de sensores inerciais ao veículo, para que ele consiga obter uma solução de posição mesmo em áreas sem cobertura GNSS. Um Sistema de Navegação Inercial não depende de infraestrutura externa, exceto para inicializar suas variáveis, o que neste caso pode ser feito com auxílio de um receptor GPS. Sensores inerciais de alto desempenho são caros, tem alta complexidade mecânica e em geral são de grande porte. A alternativa é o uso de sensores do tipo MEMS que são pequenos, fáceis de serem manipulados e apresentam baixo consumo de energia. A contrapartida é que a solução é mais susceptível a ruído do que seus pares que custam na faixa de centena de milhões de dólares. ABSTRACT The proposal of this paper is to build an autonomous vehicle platform to enable the researches in this area by the Transport Engineering Department of the USP. Until now the Department has a platform that, once its initial position is known, it can navigate autonomously to a destination point using only the GNSS, in this case, GPS. To expand the mobility resources of the platform, it is being suggested here the addition of inertial sensors to the vehicle, enabling it to acquire a position solution even in areas where there is no coverage of the GNSS. An Inertial Navigation System does not depend on an external infra-structure, with the exception on the initial setup, where the GPS can be used to provide this kind of initialization. High performance inertial sensors are expensive, have high mechanical complexity and in general are big. The alternative is the usage of MEMS sensors, which are small, easy to handle and has low power consumption. In the opposite side this solution is more susceptible to noises in comparison to those High performance sensors that cost hundreds of thousands of dollars.
doi:10.11606/d.3.2013.tde-26062014-114414 fatcat:jlqay5www5g4hg5yndyt2uuidi