Planteamiento de la arquitectura computacional e instrumentación para la navegación inercial asistida de un vehículo operado remotamente

Abstract

Este trabajo de investigación de Maestría consistió en proponer la arquitectura computacional e instrumentación para la navegación de un vehículo operado remotamente (ROV, del inglés Remotely Operated Vehicle). Para el cumplimiento de este objetivo se realizaron las siguientes actividades. Se complementó la revisión bibliográfica sobre las técnicas de navegación submarina, y se redactó un artículo del estado del arte que argumenta la selección de la navegación inercial asistida como estrategia para estimar los estados de un ROV. Se construyó un esquema de control en el programa Matlab /Simulink para simular la dinámica y cinemática del vehículo. Con esta herramienta se generaron numéricamente variables de aceleración lineal y velocidad angular que se utilizaron para validar un algoritmo de estimación, basado en el filtro de Kalman extendido (EKF, del inglés Extended Kalman Filter), para la navegación de un ROV. Se construyeron tablas comparativas que reúnen las características más importantes de algunas unidades de medición inercial (IMU, del inglés Inertial Measurement Unit) disponibles en el mercado. Esta revisión es una muestra de los dispositivos de medición con diferentes niveles de desempeño que actualmente ofrecen los fabricantes de tecnología inercial alrededor del mundo. Para validar experimentalmente el filtro tipo Kalman, se utilizaron mediciones de una IMU instalada en el cuerpo de un sistema móvil, a partir de las cuáles se realizó la reconstrucción de la trayectoria recorrida por este. El resultado permitió corroborar que el EKF estima adecuadamente la cinemática del cuerpo, y concluir que la variación del sesgo de las mediciones influye significativamente en el crecimiento del error. Finalmente, se planteó una arquitectura computacional distribuida para el vehículo submarino. La selección de sus componentes se apoyó en trabajos científicos publicados en los últimos años acerca del desarrolló de los ROV y los elementos de hardware que posibilitan el procesamiento de la información al interior del vehículo.