Tyngdereferert posisjonering i marine områder

Abstract

Ubåter og andre undervannsfarkoster har behov for å finne posisjonen sin med høy nøyaktighet uten å være avhengig av eksterne kilder. Ved hjelp av terrengreferert posisjonering er det mulig å oppnå nøyaktig posisjon uten å måtte gå opp til overflaten. For marine fartøy er det vanlig å bruke informasjon om batymetri til terrengreferert posisjonering. Man er da avhengig av aktive akustiske sensorer, men for en ubåt er det ønskelig å kunne bruke passive sensorer. En passiv metode er å måle jordas tyngdefelt. I denne oppgaven blir det undersøkt om det er mulig å bruke tyngdemålinger som støtte til treghetsnavigasjon for å begrense drift i systemet. Metoden bruker forskjellen mellom målt tyngde og tyngde for antatt posisjon i en fasitdatabase til å finne et bedre posisjonsestimat. Det er brukt full treghetsnavigasjon sammen med virkelige tyngdemålinger. Området dataene er samlet inn i inneholder mye variasjon i tyngdefeltet, og viser seg å være godt egnet for en slik metode. Resultatene viser at tyngdereferert posisjonering kan fungere, men noen forbehold må tas. Gjennom arbeidet med denne oppgaven er det skaffet en bedre oversikt over aspekter ved tyngdereferert posisjonering som bør undersøkes nærmere.

Submarines and other submerged vehicles need to find their position with high accuracy, without being dependent on external sources. Terrain referenced positioning makes it possible to achieve high accuracy without going to the surface. For marine vehicles it is common to use information about the bathymetry in terrain referenced positioning. To obtain information about the bathymetry active acoustic sensors are needed. For a submarine it is desirable to use passive sensors. A passive method is to measure the Earth’s gravity field. This thesis investigates the possibility of using gravity measurements to limit drift in an inertial navigation system. The method uses the difference between measured gravity and gravity from assumed position in a database to make a better position estimate. Full inertial navigation is used together with gravity measurements. The area where the data is collected seems to be suitable for this method, because the gravity field varies a lot in this area. The results shows that gravity aided positioning can work, but some considerations must be taken. Working with this thesis has provided a better overview of aspects considering gravity aided positioning that should be further investigated.