مصطلح "المشي العشوائي" إلى نوع من نماذج الخطأ الشائعة في أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي تتراكم الأخطاء العشوائية في موقع النظام زيادة تدريجية في عدم اليقين . وترتبط هذه الظاهرة غالبًا بضوضاء المستشعرات ، لا سيما في مقاييس التسارع والجيروسكوبات بالقصور الذاتي. وتتجلى هذه الظاهرة في صورة انحراف عشوائي في قياسات النظام، مما يجعل من الصعب التنبؤ بالحالة الدقيقة للنظام على مدى فترات طويلة.
كيف يؤثر المشي العشوائي على نظام المعلومات الجغرافية؟
انحراف الموضع - يؤدي المشي العشوائي إلى زيادة تدريجية في خطأ الموضع ، حيث تتراكم الأخطاء العشوائية الصغيرة بمرور الوقت.
انحراف السرعة - وبالمثل، فإن الأخطاء العشوائية في قياسات التسارع تتسبب في انحراف في تقديرات السرعة ، والتي عند دمجها بمرور الوقت، تؤدي إلى خطأ في الموضع.
زيادة عدم اليقين - يزداد الخطأ مع الجذر التربيعي للوقت ، مما يعني أنه على مدى فترة أطول، سيزداد عدم اليقين في الموقع أو السرعة بشكل كبير .
كيفية نمذجة وتخفيف المشي العشوائي في أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي؟
نمذجة المشي العشوائي – في أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي، غالبًا ما يتم نمذجة المشي العشوائي كعملية عشوائية ، مع خصائص ضوضاء مثل عدم استقرار الانحياز والضوضاء البيضاء . ويتم تمثيله عادةً في مرشح كالمان أو مرشح بايز لتصحيح الخطأ.
معايرة المستشعرات - تساعد المعايرة المنتظمة للمستشعرات على تقليل الانحراف العشوائي من خلال ضمان دقة القياسات الأولية.
دمج البيانات الحسية يتيح دمج البيانات من أجهزة الاستشعار الأخرى (مثل GNSS و LiDAR ) مع بيانات INS تصحيحًا أفضل للأخطاء ويعوض عن الانحراف الناتج عن المشي العشوائي .
تقنيات الترشيح المتقدمة - تُستخدم تقنيات مثل مرشح كالمان ومرشح كالمان الموسع (EKF) لتقليل تأثير المشي العشوائي على حل الملاحة الكلي.
تطبيقات المشي العشوائي في أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي
✔ الملاحة طويلة المدى - تصبح أخطاء المشي العشوائي أكثر أهمية في الأنظمة التي تعمل لفترات طويلة دون تصحيحات خارجية (مثل الغواصات والمركبات الفضائية ).
✔ المركبات ذاتية القيادة - قد تواجه الأنظمة ذاتية البيئات التي تفتقر إلى نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية ، حيث تكون هناك حاجة إلى تحديثات دورية لتصحيح هذه الأخطاء.
✔ المسح الجوي – في الملاحة بالطائرات بدون طيار ، يمكن أن يؤثر المشي العشوائي على تحديد المواقع بعيدة المدى إذا لم يتم تصحيحه بانتظام.
مزايا الحد من المشي العشوائي في أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي
✔ تحسين الدقة - يؤدي تقليل أخطاء المشي العشوائي إلى تقديرات أكثر دقة للموقع والسرعة بمرور الوقت.
✔ الاستقرار في الملاحة - دمج المستشعرات وتقنيات الترشيح المتقدمة أن يظل النظام مستقرًا وموثوقًا به حتى على مدى فترات طويلة من التشغيل.
✔ أداء أفضل في البيئات التي لا تتوفر فيها إشارات GNSS – دمج المستشعرات لنظام الملاحة بالقصور الذاتي (INS) بمواصلة توفير الملاحة الدقيقة دون الاعتماد فقط على إشارات GNSS.
