Int ern at i onal  Journ al of  El e ctrical  an d  Co mput er  En gin eeri ng   (IJ E C E)   Vo l. 8 ,  No. 6 ,  D ece m ber   201 8 , pp.  4310 ~ 43 20   IS S N:  20 88 - 8708 ,  DOI: 10 .11 591/ ijece . v 8 i 6 . pp 4310 - 43 20     4310       Journ al h om e page :  http: // ia es core .c om/ journa ls /i ndex. ph p/IJECE   Novel Fr amewor k for Na vigati on u sing Enhanced  Fuzzy  Approach  with Slid ing M ode Con trolle r       T. Somesw ari 1 ,  An il   Kum ar  Ti w ari 2 , Nagaraj   R . 3   1,3 Dep ar t m ent   of   Elec tr ical & Electr oni cs  Engg ,   T he  Oxford Co ll e ge  of Engin ee rin g ,  Indi a   2 Am ity   Schoo l  o f  Engi n ee ring ,   Am ity   Scho ol  of   E ngine er ing, India       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   A pr   2 , 2 01 8   Re vised  Ju l  18 ,  201 8   Accepte d  Aug 1 , 2 01 8       The   re li ab il i t y   of  an y   embedd ed  navi g at or  in   adva nc ed  veh i cul ar  s y stem  depe nds  upon  c orre ct  and   pre c i se  informati on   o f  navi g at ion al   d at a   ca p ture d   and  proc essed  to   offe r  trustworth y   pa th.   Aft er  rev ie wing  the   exi sti ng  s y stem,   a  signifi c ant   trade - off  is  expl o r ed  bet wee n  th e  exi sting  navi g ati onal   s y stem   and  pre sen t  st at e   of  con trol l er  design   on  var ious  c ase   s tudi es  and   appl i ca t ions.  Th e  exi sting  desig n  of  cont roll er  s y stem  for  navi g at ion  using  err or - prone   GP S/INS   dat a  doe sn’t  emphasize   on  slidi ng  m ode  cont rol le r .   Although,   the r e  has  bee n  good  num ber   of  studie s  in  slidi ng  m ode  cont roller,  it   is  le ss   a tt emp te d  to  opt imize  the   n avi ga ti ona l   per form ance  of   a  v ehi c le.  The ref or e,  thi s  pape r  pr ese nts  a   novel   op ti m iz e d  design  of  a   sl idi ng  m ode   cont roller  tha t   c an  be  eff e ct iv ely  depl o y ed   on  ad vanc ed   navi g at i onal   s y s te m .   The   stud y   outc o m e  was  found  t o  offe r  h ighe r   spee d,   opti m a l  co ntrol   sign a l ,   and  lower   err or  occ ura n ce s  to   pr ove  that  propose d  s y stem  offe rs  r el i abl e  and   opti m iz ed   navi g at ion al   serv ices i n  cont r ast to  ex isti n g  s y s te m .   Ke yw or d:   Fu zzy   Global  posit io ning syst em   In e rtia l na vig at ion   syst e m   Nav i gation   Sli din g m od e c on t ro ll er   Copyright   ©   201 8   Instit ut e  o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e .    Al l   rights re serv ed .   Corres pond in g  Aut h or :   T. Som eswar i,    Dep a rtm ent   of   Ele ct rical  &  El ect ronics E ngg,    The O xford  C ol le ge  of E ng i ne erin g,  Ba ng al ore,  India .   Em a il :  so m eswar io xford@ gma il .co m       1.   INTROD U CTION   W it h  the  inc re ase  of   a dv a nce m ent  in  com mu nicat io n  de vi ces,  there  is  a n  eq uiv al e nt  in crease  in  a n  e m bed de d  nav i gation  de vice  too  [ 1] ,   [ 2].  I n  this  re gards,  b ot h  the  inerti al   na vig at io n  syst em   (I NS)  an d  G lob a l   Po sit io ning  S yst e m   (G PS )  are  c onsidere d  as   the   pri m e  act or s  f or  offe rin g  a n  eff ect ive   na vi gationa l     serv ic es  [3 ] ,   [4] .  Also ,  fou nd   that  m or e  rese arch es  wer e  e xi st  fo r  j oi nt  i m plem entat ion   of   both  I NS   a s  well   a s   GP S .   A  cl os er   look  i nto   su c h  nav i gationa l  syst e m   sh ows  t ha t  na vig at io nal  i nfor m at ion   off ered  by  I NS   syst e m   is  po te ntial ly   a sso ci at ed  with  error s  [5 ] .  Alth ough,  s uch   e rror s  i n  na vig at i on al   in f or m at i on   of   I NS   are   highly   sh ort  term ed  bu t i t spo nta neously  d eg rad e s o ve r  a p eri od of ti m e. O n  the o the r  ha nd, n a vig at io nal info rm ation  offer e d  by  GPS  is  con si der e d  to  be  hi gh ly   sta ble  al ong  wit h  bette r  prov isi on   of   pr eci se  da ta   relat ed  to  sp eed ,   locat ion ,  a nd   a tt it ud e  [6 ] .   It  was  al so   f ound   that  info rm at i on   r el at ed  to  al l  these  ph ysi cal   and   kin et ic   entit ie s   are  prov i ded by  I NS w hile i nfo rm ation   relat ed  to  only  loca ti on  a nd s peed  is give n by  GPS.    Ther e  is  al so   a  po te ntial   de pende ncy  of   both  I NS   as  G PS  tog et her   as   an  eff ect i ve  and   reli able   nav i gationa l  inf or m at ion   ca nnot  be  offer e d  by  I NS  sta nd al on e   an d  the  m ai n  reas on  beh i nd  it   is  m or e   occura nces  of  errors  ass ocia te d  with   inerti al   sens or s .  It  has  al s o  been  seen  t hat  a  c on ti nu ous  stre a m   of  nav i gationa l  da ta   can  be  offe red   by  I NS   w hi le   data  strea m   is  al ways  interm i tt ent  fo r  G PS  owin g  to  va rio us   form s  of   sig na l  interfere nce  c ausin g  ou ta ge  [7 ] ,   [8 ] .  The refor e ,  95%  of  th e  existi ng  rese arch - ba sed  w ork  ha s   consi der e d  bot h  INS  a nd  G P S  f or  e vo l ving  up  with   a  bette r  f orm   of   nav i gationa l   syst em .  Usag e  of  suc h  j oi nt   nav i gationa l  syst e m   can  be  seen  in  dif fer e nt   fo rm s  of   vehi cl e  m ov ing   on  la nd   [ 9],  wat er  [10],  an d  ai r  [11].   Ther e a re also vari ou s  f or m s o f wea pons  ( e . g.  m issi le s)  whic h  us es s uc h j oin t na vig at i onal  syst e m  [ 12 ] . Th ere   is  no   de nyin g  t he  fact  that  va rio us   resea rc he s  wer e  a vaila bl e  reg a rd i ng   t his  con c er n,   bu t  at   the  sam e  tim e,  i t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec   &  C om p  En g   IS S N:  20 88 - 8708     Novel  Fr am ew or k f or  N avig at ion   us in g  E nh an ce d F uzzy  A pp r oac h  wi th  Sl iding   Mo de   …   ( T.  So meswa ri )   4311   cannot  be  ig nored   that  existi ng  resea rch   a ppro ac hes  we re  not  seem   to  su ccessf ully   ben c hm ark   or   cl ai m ed  to   offer   s uperi or   nav i gationa l  syst e m   [1 3].  E xi sti ng   resea rc he rs  are  al s o  at t e m pting   to  c onstr uct  cost  e f fecti ve  INS - GP S  na vig at ion al   syst e m   wh ere  t he  prom inent  chall eng e  is  t o  prec ise ly   init ializ e  the  ta rg et   a ng l e  ow i ng   to  de grade d  w orkin g  process   of  gyros  or   sim il ar  fo rm s  of  oth e r  se nsors .  This  is  e xtre m el y  essenti al   prob le m s  to  be  ad dress ed  as  there  is   an  increasi ng  trend   of   devel op in g  rem otely   dr iven  ve hicle s.  He nce,   wro ng   inf or m at ion   relat ed  to  nav i gation  syst em   wil l  render  a  c ollat eral  dam age  on  s uch   form s  of   sm art  veh ic le .  O ne   of  the   ef fecti ve   m echa nis m s  to  a ddress   this  pro blem   cou ld  be  by  us in g  sli ding  m od e  c on trolle r  [14]  whic h  is   the  hea rt  of  ev ery  ad van ce   co ntr ol  syst e m .  Fo r  e ver y  c om plex  an d  a dv a nc ed  ve hic ular  s yst e m   co m es  with  a   sm art n avigati on that is ca pa ble of  us in g b ot h  G PS  a nd  INS r el at ed   sig na ls.    Ther e  has  bee n  sig nificant  num ber   of   rese arch   wor k  bei ng   ca rr ie d  out  towa rd s  de velop i ng   sli ding  m od e  con tr ol  syst e m ;   ho we ve r,   m ajo rity   of  them   are  asso ci at ed  with  certai n  inh e re nt  pro blem s   of   de al ing  with  dynam ic   syst e m .  It  was   obser ve d  that  exi sti ng   a ppr oa ches  do e sn’t  cat er  up  the  un certai nty  dem a nd s   of  the d ynam ic  sy stem  esp eci al ly in  transm issi on  n et work.  W it h  m ajo rity  o f  t he  w ork  la cki ng b e nc hm ark in g  an d  non - inclusi on   of   c on si der i ng   the  case  stud y  of   s olv in g  na vi gational  prob le m ,   the  sli din g  m od e  con tr oller  has   beco m e  one  of  the   le ss  e xplore d  s olu ti on s  to ward  e nh a ncin g  nav i gation  syst em   us ing  G PS  a nd  IN S .   Ther e f or e,   a  novel  te c hniq ue  is  introd uced  t o  s olv e   the  na vi gational  pro ble m s  in  G PS  a nd  IN S .  T he   re vi ew  of  existi ng   re sea rch es  a nd   c orres po ndin g  r esearch  pro ble m s  is  discuss ed  in  Sect i on - 2  an d  Se ct ion - 3  resp ect ively .  S ect ion - 4  hi gh li gh ts  a bout  ad opte d  m et ho dolog y  as  s olu ti on   al ong  with  il lustrati on  of  al gorithm   desig n  is  giv e n  in  Sect io n - 5.  The  perf or m ance  analy sis  is  di scusse d  in   Sec ti on - 6  w hile  S ect ion - 7  outl ines  the   su m m ary of  th e p a per as c on c lusio n.     1.1 .   B ackgr ound   At  pr ese nt,  the re  are  va rio us   li te ratur es  f oc usi ng  o n  desig nin g  a n  eff ect i ve   nav igati onal   s yst e m   us ing   IN S  as  well   as  GP S,  wit h  un iq ue  m et h od s  a nd   m ec han ism .  Existi ng   stu dies  ar e  m or e  fo c use d  on  inco rpor at in g  bette r  preci sio n  w her e  the  st ud y  le d  by  Da cheng  et   al   [15]  prov e d  e nhanced   se ns it ivi ty   by   m ini m iz ing   D oppler   f reque nc y  when   na viga ti on al   syst em   of  INS  is  i ntegr at e d  with  G PS.   A doptio n  strat egy   of   filt ers  is  on e   un i qu e  a ppr oa ch  in  this  resea rch   directi on.  Accor ding  to  Cho   et   al .  [ 16] ,  an  en ha nced   Kalm an  filt er  would  i m pr ov e  the  na vig at io nal  pe rfor m ance  esp eci al ly   fo cusin g  on  c os t - e ff e ct iveness  dep l oym ent  view po i nt.  De plo ym ent o f  sim il ar K alm an  filt er o f  exten de d  ty pe  was  see n  in the work  of Duon g  an d  N gu ye n  [17]  for  an  ef f ect ive  est i m a tio n  of   physi cal   nav i gationa l  par am et ers  e.g .  at ti tud e,  sp ee d,  locat ion ,  et c.  Usage   of   Kalm an  filter  was  al s o  se en  in  w ork  dis cusse d  by  Fa ng  an d  G ong  [18]  wh e re  the  pri m e   ob j e ct ive  was  to  inco rp or at e  a  predict ive s che m e o f  a n  i nteg r at ed  na viga ti onal  ser vice.     The  stu dy  was   te ste d  ov er  re al - tim e  senso rs   m ou nted  on   a ircraft  to  fin d  that  offer s  bette r  accuracy .   Ther e   was  al s o  researc h  w ork   w hich   say s   that  dev el op i ng  na vi gationa l  syst e m   fo r   unde r wate r  ve hi cl e  is  reall y  a  chall eng i ng  one.   S uc h  r esearc h  is  f ound  in   Lee  et   al   [19]  w hich   is  m eant  fo r   m i nim iz ing   the   er rors  i n  nav i gationa l  syst e m   especially   with  the  G P S  data.  T he  w ork  car ried  out  by  Li  an d  S un  [ 20]   has  al s o  use d  Kalm an  filt er  of   e xten de d  f o rm   fo r  im pr ov i ng   t he  acc ur ac y  associat ed  w it h  na vig at io na l  data.  T he  w orks  of  Wu  et   al   [ 21 ]   ha ve  f oc us ed   on  de velo pi ng  a  pr e dicti ve   al gorithm   us ing  Kalm an  filt er.  T he  stu dy   al so   form ulate s  a  n oise  m od el   fo r   com pen sat ing  the  sign al s.  Yan   et   al .[22 ]   hav e  al s o  ca r ried  out  w ork   us in g  Kalm an  filt er .   Ca se  stud y  of  fly ing   ob j ect   and   it s  im pr ov e m ent  of   na vig a ti on   data  wa s  r esearche d  by  Nak a nis hi  et   al   [2 3].  T he  auth or s  ha ve  addresse d  the   prob le m   associat ed  with  reli abili ty   of   data  from   GP S  by   i m ple m enting  a  centra li zed  m echan ism   of   sensor  integ rati on  with  an  ai d  of  updates  obta ined  in  asy nc hr onous  m od e  of   com m un ic at ion .  Ca se  stud y  of   na vig at io n  of  la nd   veh ic le   has   been   co ns ide r ed  in  Qin  et   al .  [2 4],   wh e re  the  Kal m an  filt er  as  well   as  sta nda rd   fu zzy   i nf e r ence  syst em   f or   m ini m izing  error s  i n  navi gation  syst e m .  Anothe r  a uthor  viz.   Sun  et   al .  [ 25 ]   hav e   car ried   out  an   ex pe rim e ntal  base d  a nal ysi s  wh e re  a   G PSINS   base d  na vig at i on  syst em . I t was also  f ound that co up li ng a m on g  the n a vi gational  par am et ers  sign i fican t affect  th e  detect io n  of  sig nal.  T his  i ssu e  has  bee n  researc he d  by  Jam a l  [2 6]  by  recti fyi ng   t he  e rror s  associat e d  wit h  sensing  duri ng   hig h  s pee d  of  data  captur i ng.  Accor ding  to   author,   ti ght  couplin g  res ults  in  addressin g  these   flaws.   Anothe r   fo rm   of   ap pro ach  was  th e  usa ge  of  m achine  le arn in g  sche m es  in  nav igat ion al   syst e m .  Usage  of   ne ur al   netw ork  was  witne ssed  i n  the   w ork  of  Ja rad at   a nd  Ha fez  [27]  wh e re  a   re gr es sion - ba sed   ap proa c h  was  im ple m ented  f or  a ddres sing  the   com m un ic at ion   del ay   in  nav igati on   syst em .  Existi ng   syst e m   has  al so   witnesse d  st udy  towa rd s   ide nt ify ing   a nd  ad dressi ng  fau lt s  i n  nav i gatio nal  syst e m .  The  w ork  of  Xi n  et   a l.  [ 28 ]   has use d  sta ti sti cal - based a ppr oach f or f a ult i den ti ficat io n.     Althou gh,  ther e  are  var i ou s  stud ie s  to ward s  i m pr ov i ng  na vig at io nal  perform ance,  bu t  an  eff ic ie nt   con t ro ll er  can   be  m od el ed  us in g  sli ding  m od e  design   appr oach.  The re  hav e  been   var i ou s  re sear ch - base d  appr oach es  to wards  sli ding  m od e  con tr oller  [29] - [ 28]   towa rd s  a ddressi ng  dif fer e nt  pha ses  of   rese arc h - base d  pro blem s.  Usag e  of   f uzzy  l ogic   on  sli ding  m od e  co ntro ll e r  desig n  is   car ried  out  by  Ch en  [3 0 ]   c on si de rin g  pro blem   associ at ed  with  im age  sta bili zat ion .   The  w ork  of   R ao  et   al   [ 31 ]   in tro du ce d  a  sli di ng   m od e  co ntr oller  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      IS S N :   20 88 - 8708   In t J  Elec   &  C om p  En g,   V ol.  8 , N o.   6 ,  Dece m ber   201 8   :   4310   -   4320   4312   m et ho d  by  co ncen t rati ng   on   the  perf or m ance  enh a ncem e nt  of   di strib ute d  po wer   flo w  con t ro ll er.  Sim il arly ,  Bou a rro udj   et   al   [32]   an d  Othm an  et   al   [ 33 ] ,  hav e   al so   a dopte d  sli ding  m od e  con tr olle r  m od el   for  non - li nea r   syst e m s  and   electro - hydr o ll ic   act uator   syst em   to  achieve   bette r  con tr ol  spe ci ficat ion s.   A ccordin g  to  D o  [ 34 ]  identific at ion   of   non - li near   di sturb a nce  c ould  i m pr ove  the   con tr oller  des ign .  T he  a utho rs  ha ve  use d  s i m i la r  fu zzy - base d  sli ding  m od e  co nt ro ll er  f or  ad dr essing  t he  c hatte ring   e ff ect .  S i m i la r  fu zzy - ba sed  a ppr oach   was   al so  see n for e nh a n ci ng  powe r qu al it y.    The wo rk of El gam m al  an d  El - na ggar  [ 35 ]  has use d  this a ppr oac h  f or   de ve lop in g  act ive  powe r  filt er.   Si m il ar  directi on  of  work  ha s  bee n  see n  i n  the  work  of  F ei   et   al .  [ 36 ]   wh ic h  witness ed  a doptio n  of  ne ur al   netw ork  as  w el l  as  fu zzy   based   sli ding  appr oach   w as  us e d  for  m inim iz ing   the  chatt ering   ef fect.   Stud y   towa rd s  c os t  optim iz at ion   us ing   fuzzy - ba sed   con t ro ll er  desi gn   has  bee n  pr esented  by  Li  et   al   [ 37 ]   w he r e  the  auth or   has  ty pi cal ly   us ed  interval  ty pe - 2  f uzzy  ap proac h  for  ad dr es sin g  delay   in  sy stem .  Si m i la r  fu zzy   appr oach   was  al so   see n  in  de velo ping  sli di ng   wind ow  f or  const ruct ing   hybri d  c on t ro ll er  desi gn  with   m or e   e m ph asi s  on   powe r  m anag e m ent  issues.  T he  perform ance  of  co ntr oller   desig n  us in g  fu zzy - base d  sl iding  window  was  pro ve n  to  be  e n han ce d  c on si de rin g  case  stu dy  of   ve hicle   and   dr i ving  pr ob le m s.  The  work   of  Sh e n  et   al   [ 38 ]   has  use d  a da ptive  m echani s m   of   de velo ping  a  c on t ro l le r  syst e m   us ing  sam e  fu zzy - bas e d  appr oa ch  on t he  top of  gr a ph t heory.    The  w ork  ad dresses  the  pro blem s   associat ed   with  the  m ulti - age nt  syst e m .  The  incorporati on  of  adap ti ve ness  i s  al so   seen  in  the  wor k  of   Wang  an d  Fei   [ 39 ]   w here  th e  el i m inati on   of   c hatte rin g  ha s  been   carried  out  al on g  with  ada ptive  featu re  of  sta bili ty .  W e n  et   al .  [4 0 ] ,   [ 41 ]   hav e  de velo pe d  a  m echan is m   wh e r e   the  dynam ic   featur es   ha ve  be en  i ncorpo rated  as   well   a s  th ey   ha ve  al s o  f ocused   on   de ve lop in g  fa ult  tolera nt   act uator  desi gn  with  e noug h  a dap ti ve   feat ur e s.  A nothe r  un i qu e   f or m   of   im plem entat ion   ha s  bee n  obser ve d  i n  the  w ork   of  Yu  et   al   [ 42 ]   wh e re  a   b io - i ns pi red  al gorit hm   has  bee n  desig ne d  f or  be tt er  physi cal   con t ro l   syst e m .    The  w ork  car ried  out  by  Zha o  et   al   [ 43 ]   has  desig ned   f uz zy   con trolle r  s yst e m   con side r ing   the  case   stud y  of  cl ose d  l oop  syst e m   associat ed   wit h  m ulti - inp ut   a nd  m ulti - ou tp ut   syst e m .  Ap a r t  from   this  the re  a re   al so   ot her   opti m iz at ion - base d  appr oach e s  to wards  sli di ng   m od e  con tr oller  desi gn  e. g.   [ 44 ] ,   [ 45 ].   He nce ,  ther e   hav e  bee n  va ri ou s  a rc hiv es  of  li te ratur es,  w her e  fu zzy - bas ed  inf ere nce  s yst e m   has  been   f ound  to  be  act ively  us e d  in  enh a nc ing   the  pe rform ance  of   sli din g  m od e  co nverter  as  well   as  there  are  al so   good  num ber   of   w or k  bein g  in vestiga te d  to wards  na vig at io nal  a ppr oach e s  to o  i n  m os t  recent  ti m es.  The  belo w  sect io n  pro vi des  the   pro blem s ev olv ed  in  e xisti ng  syst e m .     1.2 .   Th e Pr ob l em   Fr om   the  pe rspect ive  of   t he  a dv a nce d  na vi ga ti on   syst em ,  bo th I N S  & G P S  is  us e d  in p r esent  syst em .   At  pr ese nt  m ajo rity   of   the  ex ist ing   nav i gational  syst em   has  dep e nd e ncy  on   GP S  ho we ver   the re  are  va rio us  flaws  in  us in g  GP S  e. g.   i)  abno rm al  ps eu do - ra nge  er ro r   gen e rati on  oc curred  due  to   troposp her ic   delay ,  ionos ph e res  de la y  any  m any  m or e.  At  t he   sam e  t i m e,  us a ge  of  I NS  is  al so   ass oci at ed  with  e rro r - pro ne  read i ng.  Fo ll owin g  are  the  evide nces  to  pr ov e  this  fact  about  issues  of  bo t h  INS  an d  GP S .  The  w ork  carri e d  ou t by  C hian g  et   al   [ 46 ] , Y in et  al   [ 47 ] ,  Fil ya shkin  et   al  [ 48 ] ,  a nd  Ha n  et  al  [ 49 ]   are   so m e  of  the   stu dies   w here   nav i gationa l  s yst e m   has  bee n  cl os el y  stu died,  how eve r,  there   are   s om e  sign ific a nt  pro blem s  associat ed  wit h  al l t hese s tu die s.  S om e o f  the   po te ntial  p r oblem s ar e as  fo ll ow s:   a.   Althou gh  there   are  good  num ber   of  w ork  be ing   ca rr ie d  out  in  na vig at io nal   syst e m   as  well   as  f uzzy - base d  sli din g  m od e  con t ro ll er,  but   they   wer e  ne ver   bein g  j oi ntly   stud ie d.   Fuzz y - base d  sli di ng   a ppr oac h  ha s  been ap plied  on v ari ou s  case  stud ie s  but n ot  assessed  w it h r espect t o na viga ti on al  pr ob le m s.    b.   Existi ng   na viga ti on al - base d  appr oach   do e s n’ t  co ns i der   c om plete   pr oblem s  of   na vig a ti on al   data  th at   cou l d  be  po s sibly   arr i ved  f rom   e it her   I NS   or   GPS.  It  is  not  cl early   m entioned  in  m uch   of   t he  e xisti ng   stud ie s  that  av ai la bili ty  of   G PS  is  nev e r  confirm ed  and   in  su ch  sit uati on   us er/ dev ic e   will   hav e  on l y  i m par ti al   or  va gu e   nav i gationa l  data  t hat  wil l  le ad  to   e rror  pro ne  directi on al   vector s.  E xisti ng   ap proac he s  towa rd s  enha nc ing   preci sio n pro blem s d oes n’ t a ddress  this  issue.   c.   Existi ng   st ud i es  towards  f uz zy - base d  sli di ng   m od e  co ntr ollers  ha ve   us ed  sim i la r  arch it ect ur e  o f  dep l oym ent  on   diff ere nt  case  stud ie s.  Howe ver,  it   is   no t  co ns ide red   that  there  is  a  fair  chan ce of   di ff e r ent  app li cat io ns   to   possess   di ff e r ent  re quirem ents  of  f uzzy  str uc ture.   Mo reov er,  with ou t  im pro vem ent  of   t he   fu zzy  c ontrolle r,  t he  r ule - base d  a ppr oach can no t  offe r bett er  covera ge  t o  sc al abili ty  f act or .   d.   The  sce na rios  consi der e d  in  e xisti ng  ap proa ches  a re  near ly   well - def i ne d  with  in volvem ent  of  uncertai nty   of  inf orm ation  from   IN S .  Althou gh,  it   is  a   r are  case ,  bu t   it   will   le ad   to  m al - functi on  of  t he  na vig at io na l   syst e m   that  is  diff ic ult  to  be   identifie d.   He nc e,  e xisti ng  stu dies  a re  f ound   no t  t o  fo c us  on   reli abili ty   of  the   inp uts c on si dered  for navi gational  data.   Ther e f or e,   the   pri m e  research   pro blem   is   that  in   a bs en ce  of  GP S ,  I NS   sho uld   of fer   accu rate   nav i gationa l  s erv ic es  with   a n  e ff ect ive   op tim iz ed  ve rsion  of  f uzzy - ba sed  sli di ng  m od e   co ntr oller.   This   pro blem   is  direct  rep re s entat ion   of   dynam ic  un ce rtai nty  th at   sh ould  be  be tt er  so lve d  by   fu zzy   lo gic  in vo l ve d  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec   &  C om p  En g   IS S N:  20 88 - 8708     Novel  Fr am ew or k f or  N avig at ion   us in g  E nh an ce d F uzzy  A pp r oac h  wi th  Sl iding   Mo de   …   ( T.  So meswa ri )   4313   in  sli ding  m od e  c on t ro ll er  in  ve hicle   na vig at io nal  syst e m .  The  rese arch   m et hodo l og y  im ple m ented  t o  ov e rc om e these proble m s is exp la ine d wit h  belo w  sect io n.       2.   RESEA R CH MET H O DOL OGY   The  m ai n  inte ntion  of  this  work  is  t o  des ign  a  fr am ework  of  a   novel  veh ic le   na vig a ti on al   syst em   us in g  fu zzy   l og ic   an d  sli di ng   m od e  co ntro ll er.   Howe ver, di ff ere nt  f r om   e xisti ng  ap proa ch,   t he  propose d  stu dy  will   choose  t o  init ia ll y  op ti m iz e  the  error - pro ne  i nputs  of   na vig at io na l  data  f ollow e d  by  ap plyi ng  fu zzy   sli din g  m od e  con t ro ll er.  T he   stud y  fo c us es   on   de velo ping  a  novel  coupled  I NS /G PS   nav igati onal   syst e m   al ong  with  m i nim iz at ion   of   chatt erin g  pro bl e m   wh il e  us ing   sli ding  m od e  con tr oller.  T he   propos e d  syst e m   is  perform ed  by a naly ti cal  r esear ch  m et ho dolo gy  w it h fo ll owi ng sc hem e as  sh ow n  in  Fig ure   1.       P r o b l e m   I d e n t i f i c a t i o n d y n a m i c   u n c e r t a i n t y   i n   I N S p r o b l e m   f o r m u l a t i o n   E n h a n c e m e n t F u z z y   L o g i c A p p l y   L e a r n i n g   P r o c e s s A d d   S e l f - A d a p t i v e   F e a t u r e N o v e l   F u z z y   C o n t r o l l e r   D e s i g n S l i d i n g   M o d e   C o n t r o l l e r     Figure  1 .   Sc he m at ic   diagr am   of 1 st m et ho do log y       The  stu dy  con s iders  dy nam ic  un ce rtai nty  of   tim e  interval  of  IN S  w he n   inf o rm at ion   relat ed  to  GPS  i s   ei ther  incom plete   or   va gu e .  T his  dynam ic   un certai nty  will   a lso  giv e  rise  to   m axi m u m   no n - li near   e ven t, wh ic h  sh oul d  be  s up pr ess ed .  The  i niti al   par t  of  the  stu dy  will   fo c us   on   e volvin g  up  with  a  pro blem   fo rm ula ti on  relat ed  to   exis ti ng   nav i gatio nal  syst em   fo ll ow e d  by  de sign i ng  an   en ha nced  f uzzy  lo gic  syst em   in  order  t o  handle  m or e  a m ou nts  of  unc ertai nties.  T his   pro blem   is  m or e   or  le ss   will   be  giv e n  the   sh a pe   of  c ons trai nt  sat isfact ion   pr ob le m   The  pro po s ed   syst em   dev el ops  a n  e nhance d  f uzzy  con t ro ll er   syst e m ,  wh e re  a pa rt  f ro m   conve ntion al   c on ce pt  of  f uzz y  log ic ,   it   will   inclu de  desi gnin g  new  ca pa bili ti es.  These   capa bili ti es  w il l  be   form ed  m a them at ic ally  con s iderin g  sim ple   op ti m iz at ion   process  that  will   include  app ly in g  the  le arn i ng   proce ss  m entio ne d  by  T hangar a j   [ 5 0 ] .  T he   stud y  al so   de velo p  f ur the r   enh a nce  of  th is  le arn ing   pro cess  by  add i ng m or e se lf - ada ptive  f eat ur e  that assist s  in d eci si on m a king.   The  pro posed   s tud y  al s o  a pp li es  sta bili ty   fun ct ion   in   or der   t o  asses s  the   sta bili ty .  The  ou t com e  of   the  stud y  is  ver ifie d  th rou gh  er rors  in  t he  sig nal   ge ner at e d  by  I NS   im ple m entin g  the  pro po se d  al gorithm   as  well   as  sp ee d  of  the   veh ic le .  T he  s ign ific a nt  co n trib ution   of   t he  pro po se d  st ud y   are  i)  perform ing   op ti m iz ation   on   nav i gationa l  da ta   befor e   ap pl yi ng   it   to  fu zzy   sli din g  m od e  con t ro ll er,   ii )  m ake  the  desig n  progressi ve  a nd  le ss  it erati ve  by inc orp or at in g  ada ptive f eat ur es , iii )  ensu r e b et te r  res pons e ti m e   com pu ta ti on a ll y i n  or de r  to  assess   the  pract ic al   im ple m entat ion   scenari o.   T he   nex t  sect i on  of  the   pa pe r  disc us ses  a bout  co re  al gorithm   i m ple m entat io n  in  or der  t o  ac hieve  t he  a bove  d isc us se d  re s earch  m et ho dolog y.       3.   IMPLEME N TATION  OF   ALGO RITH M   The  desig ne d  al gorithm   is  util iz ed  to  de vel op  a  s ophisti cat ed  an d  ye t  li ght   wei gh t  c ontrolle r  syst em   for  facil it at ing   bette r   na vig at ion al   syst em .  Howe ver,  the   pro po se d  al gor it h m   act s  ver y   dif fer e ntly   f rom   any  existi ng  ap pro aches  a s  in ste ad  of  dev el op i ng  t he  sli di ng  m od e   c on tr oller,   it   init ia ll y  wo r ks   on  op ti m iz i ng  th e   nav i gationa l i nput.  T he  al go rithm  f or  this  pu rpose  is  h i gh li gh te d  as  b el ow:   The  pro po se d  syst e m   i m ple ments  a  sim ple  op tim iz at ion   te chn i qu e   w her e   the  m ajo r  ai m   i s  to  ob ta i n  bette r  form   of   structu red   in f or m a ti on   abou t  the  nav igati on al   in form at i on.  He nce,  be fore  de velo ping  the   pro po se d  form   to  ta ke  th e  s hap e   of  sli ding  m od e  f uzzy   con t ro ll er  syst e m ,  the  pro posed  syst em   per f or m s  necessa ry  op ti m iz at ion .  The  first  phase  of   t his  op ti m iz ation   process  is  al l  about  in it ia li z at ion   proces s.  Hen ce ,  a  m at rix  H a,b   is con st ru ct e d  ra ndom ly  b y ensu ri ng  t hat there  is an  un dev ia ti ng   form s o f  da ta  d ist ribu ti on   α   (for  offer i ng  m or e  predict abili ty   in  na vig at io na l  data).   Hen c e,  f or  al l  the   n   it erati ons  (L ine - 1) ,   the   al gorithm   ob ta in s  the  m i nim a l  lim it s  of   the  m at rix  H   i.e.  H m in,b   wh er e  the  prefi x  a   a nd  b   re pr ese nts   the  r ow  an d  c olu m n  of   t he  m at rix  (Line - 2).  T he  new   va riable  ΔH  will   re pr e sents  dot  product  of  an   ar bitrary  ge ner at io n  of   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      IS S N :   20 88 - 8708   In t J  Elec   &  C om p  En g,   V ol.  8 , N o.   6 ,  Dece m ber   201 8   :   4310   -   4320   4314   unde viati ng   f orm   of   functi on   and   dif fer e nce   of   hig he r  an d  lowe r  bounds  of   m at rix  H   (Line - 2) .  T he  pro po s e d  syst e m  u ses pr ob a bili ty  in  this w her e  the  nu m erical  v al ue of  t he unde viati ng   form  o f fun ct ion  li es in  the  r an ge   of 0 an d 1.      Algori th m  for  Op timi z ing Nav i gatio na l I n put   Inpu t : H  (navi gational i nput)   Out p ut :  H a,m od 3   (eli te  o utc ome  of  nav i gationa l vecto r)   St ar t   1.   For   i= 1:n   2.      H a,b H m in, b  + ΔH   3.      H o a,b H m in_ m ax - H a,b   4.         If   α 1 < α 2 ,   5.            H old H   6.            F or   poli cy =1   7.                  If   β >0   8.                      H a,mod1 H a,new + β 1   9.                  El se   10.                  H a,mod1 H a,new + β 2   11.       End   12.    F or   po li c y= 2   13.     H a,m od3 H a,new   + α a .c   14.    End   End       To  bri ng  im pr ov em ent  in  the  converge nce  s peed   of   the  propose d  proce s sing,  this  al gor it h m   fu rthe r  cl assifi es  the  nav i gationa l  inputs  i nto   cl ust ers.   For  t his  pur pose,   a  dy nam ic   syst em   D  is  form e d  th at   is   m at he m at ic a lly represe nted  ( 1) ,     D a,b, c+1 θ(π D c ),  c = 1, 2,  3,   …. c m ax               (1)     In   t he  a bove   expressi on,  th e  va riable  c   will   represe nt  a  rec ursive  f un ct io n  with  r espect  to   any   trigon om et ric  fu nctio n  θ .  T he   ab ov e   ex press ion   is  substi tut ed  f or  unde viati ng   form   of   f unct ion  in  Δ H  ( Line - 2).   This  will   finall y  le ad  to  the  norm al izati on   of  the  s te p  (Line - 3)  to  re pr ese nt  th e  com pu te   value  of   nav i gationa l  inp ut  H o a,b.   The  var ia ble  H m in_ max  will   rep rese nts  bth   var ia ble  cor re spo nd i ng  to  the  at h  ar ray  of   data  in   m at rix  with  nav i gatio nal  data .  T he  nex t  pa rt  of  t he   al gorithm   i m plem entat ion   is  ab out  f or m ulati ng   a   conditi on   for  obta inin g  upgra ded   data.   The  al gorithm   us es  a  new   vecto r  H old   for  perf orm ing   upgradat ion   of  the  na vi gationa l  data  in   eve r y  rou nd.  T he  process   of  i niti al iz at ion   is  ve ry  sim il ar  to  H   a nd  the   pro cess  of   upgradati on  is carried   out  co nsi der in g  If -   T H EN  wh ic h  is  now  te rm ed  as  poli cy   of  u pg radi ng   t he  na vig at ion al   data f or sli ding  m od e f uzzy co ntr oller ( Li ne - 4).    The  em pirical  relat ion sh i p  be tween  H old   and   H   is  bound  by  (Line - 5).   This  will   al s o  m ean  that  pro po se d  syst e m   of fe rs  a  buf fer   s pace  wh e r e  the  sta ti c  inf or m at ion   of  th e  nav i gatio nal  data  is  retai ne d  unti l  and  unle ss  it   is   f ound  to   be   sign i ficantl y  cha ng e d.   T he  pro po s ed   syst em   perform s  an  ar bitrary  per m utati on   of   the  num ber   of  nav i gati onal   in pu t  data  ass oci at ed  with   H old   in  or der   t o  e di t  the  or der  to  al l  the  unit   val ue  of  nav i gationa l  data  (Line - 5) .  A ccordin g  to  the   po li cy   fo rm at i on,  if  α 1   is   fo und  to  be  le ss  t han   α 2   than  on ly   the  upgradati on  of  H   will   be  ta ke n  place  (Li ne - 5).  T he  nex t  pa rt  of  the   stu dy  will   furthe r  perform   second  la ye r  of   op ti m iz ation   wh e re  a n  ada pt ive  knowle dg e - acq uisit ion   proces s  is  init ia te d.   Acc ordi ng  to  this  proce s s,  the  pro po se d  al gor it h m   will   be  fa ci li ta te d  with  be tt er  form   of  dec isi on .   F or   t hi s  pur pose,   the algo rithm   fo rm ulate s   two dif fer e nt for m s o f  poli ci es.   Fo r   the  first  poli cy ,  the  al go rithm   intro duc es  a  ne w  var ia ble  β   wh ic h  is   com par ed  with  0  ( Line - 7),   wh e re  the  c omparis on   res ults  in  two  di ff e re nt  form s  of   co m pu ta ti on   of   H   m at rix  (Line - 8  a nd   Li ne - 10) .  The   al gorithm   us es  β 1  and  β 2   to   r epr ese nts  pro duct   of  β with  ol d  resi du al   outc om e  of   na viga ti on al   data  (L ine - 8)  and   pro duct   of   βwith  new   res idu al   outc om e  of   na vig at io nal  data  (Li ne - 10)   resp ect i vely .  The  stu dy  c onsider s   H a,m od1  to  be  fir st  el it e  ou tc om e  on  th e b asi s o f   this po li cy   c on st ru ct io n.  F or  the   sec ond  po li cy   fo rm ulati on ,  t he  al gorithm   i m p lem ents  an  em pirical  exp re ssion   as  s how n  in  Line - 13.  Accor ding  to  this  fo rm ulati on ,  the   cal culat ion   of  H a,m od3  m at rix  is  car ried   out  by   add i ng  H a,new   with   pro duct   of  α a   a nd  c ,   w he re  the   var ia ble   c   will  represe nt  a  re s idu al   ou tc om e  of   na vig at io nal   data.  I n  order  to  ob ta in   resi du al   outc om e  of  na vig at io nal   data,  the  rec ursive   f un ct io n  obta in s  the  el it e  ou tc om e  and   fin ds   it s  aver a ge.  It  t hen  s ub tr act s  t he  el it e  outc om e  with   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec   &  C om p  En g   IS S N:  20 88 - 8708     Novel  Fr am ew or k f or  N avig at ion   us in g  E nh an ce d F uzzy  A pp r oac h  wi th  Sl iding   Mo de   …   ( T.  So meswa ri )   4315   the  ave ra ge  sc or e  of  the   na vi gational  data  to  obta in  resid ual  na vig at i onal   data.  T he  c on t rib ution  of   this   al gorithm   is  th at   i m ple m entation   of  first  poli cy   resu lt s  in  bu il ding  bette r  c apab il it ie s  fo r  bo t h  local   as  well   as  glo bal  scal e  of  op ti m iz a ti on  by  e xtracti ng   res pecti ve  ou tc om es.  Howe ver,  the   sec ond  po li cy   assis ts  in  i m pr ovin g  the   global  op ti m i zat ion   m or e.  Finall y,  the  be st  poli cy   can   be  obta ined   dep e ndin g  upon  the   ou tc om es  ob ta ined,   w hich  is   ob se r ved   by  lowe r  sc or e  of   er r or s  i n  na viga ti on al   data.  A fter  this  pa rt  of  the  op ti m iz ation   is  carried  out,  th e  nex t  par t  of  the  w ork  will   be  relat ed  to  ap plyi ng   this  op ti m iz at ion   pr inci ple  t o  the  co ntr oller  desig n.   T he  m at hem atical   exp ressi on  f or   th e  sli din g  m ode  con tr oller  sy stem   ρ   can  be  now   represe nted  as ,       1 0 2 1 . ) ( n i ia                   (2)     In   the  a bove  expressi on,  th e  var ia ble  ia   will   rep rese nts   input  argum e nts  w hich  is  ba sic al ly   an  int egr at e d  functi on  of  error   a nd   ti m e.  T he  m at he m a ti c al   exp re ssio n  inclu des  tw o  m or e  var ia bles  v iz .  ϕ 1   and   ϕ 2 .  T he  firs t   com po ne nt ϕ 1   r epr ese nts a  con sta nt att rib uted  of  po sit ive  val ue  a nd can  b e  re pr ese nted  as,     ϕ 1 = ϕ c                     (3)     Si m il arly , th e second  c om po ne nt ϕ 2  re pr e sen ts an e xpone ntial  f unct io ns   w ho s e em pirical  f orm  is,     ϕ 2 = e  n - q                     (4)     The varia ble  q   is eq uiv al ent t o ( c - 1) a nd the  pro posed  stu dy  us es a  stabil it y functi on as  f ollow s ,     2 2 1 S                   (5)     Ther e f or e,  the   der i vative ca ndidate  expres sio n for the  stabil it y functi on w il l be,     | | . 5 . 0 2 dt d S                 (6)     The  a bove  e xp ressio n  is  basi cal ly   us ed  f or  analy zi ng   t he  a m ou nt  of  sta bi li t y  wh il e  desi gn i ng  the  c on t ro ll er  syst e m , an d  t he se furt her   res ults in     | | .   ) ( . s i gn       (7)     The  pro po se d  syst e m   is  sai d  to  offe r  bette r  conve rg e nce  pe rfor m ance  to wards  th e  surf ace  of  the  sli di ng   i f  the   conditi on  μ>0  is  fou nd.  E ve n  if  the re  a re  pr esence  of  a ny  form   of   the   st at e - base d  tra j e ct or ie s  t han  al so   t he  pro po se d  syst em   cou ld  su cce ssfu ll y  re ac h  an  eff ect i ve  co nver ge nce  sta te   wh e re  ρ =0 .  He nce,  no w  a  co nt ro ll er   desig n  is e xpre ssed  em pirical ly  as,      α = δ 1 -   δ 2 -   δ 3                   (8)     It  can  be  seen  that  there  are  th ree  par am et ers  associat ed  with  the  con t ro ll e r  desig n.   T he  f irst  par am et er  δ 1   can  be fo rm ulate d  as,     . . 1 1 K k                   (9)     Wh e re,  k K  represents  gain  f unct ion.  Sim i la rly ,  the  second  and   thi rd   par a m et er  of   ex pr e ssion   (7)  can  be   represe nted  as ,     . 1 2 k                   (10)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      IS S N :   20 88 - 8708   In t J  Elec   &  C om p  En g,   V ol.  8 , N o.   6 ,  Dece m ber   201 8   :   4310   -   4320   4316   &,  ) ( . 1 3 k                   (11)     The  va riable  χ   an d  τ   in  a bove   ex pr es sio n  r epr ese nts  a ppr ox im at ing   f unct ion s  a nd  pro du ct   of  gai n  and   α   of   fu zz y  log ic   res pec ti vely   con side r ing   the  i nput  argum ent  of   ρ .  The refor e ,  it   is  ob se rv e d  t hat  the  pro po se d  syst e m   pr ov ide s  a  c losed - lo op  syst e m   whose  sta bi li zat ion   perfor m ance  is  ens ured  wh il e  de vel op i ng   the  novel  sli din g  m od e  fu z z y  con tr oller  syst e m .  This  will   m ean  that  pr opos e d  syst em   of fe rs  m uch   red uce d  dep e ndencies  on   t he  com plete ness  of  na vi gational  data  on   s om e  sp eci fic  instance  of  t   tim e  on   un certai n  seq uen ces  of s uch o cc urances . T he next secti on outl ines  res ult analy sis.       4.   RESU LT   A N SLYSI S   A s  the  propose d  syst em   introdu ce s  a  sim ple   and   novel  sli di ng   m od e  f uzz y  con tr oller  syst e m ,  hen ce   it s  eff ect ive ne ss  is  assesse d   us in g  sp ee d  of   t he  c ontroll er  a nd   co ntr ol  signa l  with   r espect  to   incr easi ng   ob s er vation  ti m e.  The  c om pu ta ti on al   e ff ec ti ven ess  with  viabili ty   of   th e  pro posed  syst e m   is  analy zed  f or   distrib ution   functi on   a nd  error   perform ance.  The  outc om e  is  co m par ed  with  e xisti ng  s yst e m   witho ut  fu zzy   log ic   im ple m e ntati on   (EX - W OF )  a s  well   as   existi ng   syst e m   with  fu zzy   log ic   im ple m entat ion   re pr ese nt ed  as   EX - WF  [ 51 ] .  The  pro posed   stud y  us es   na vig at io nal  data  [ 52 ]   t o  fi nd  t hat  pr opos e d  syst e m   of fe rs  bette r   perform ance.   Fr om   the   Fig ure  2  a nd   Fi g ure  3  sho ws ,  it   is  ob s er ved   t hat  the  pro po se d  syst e m   pr ov i de s  the  highe r   con t ro ll er  s pee d  a nd   optim al   con t ro l  si gn al   with  re sp ect   to   increasi ng   ti m e.  The   outc om e  show  t hat  ex ist in g  m echan ism   of   sli din g  m od e  c on t ro ll in g  is  hig hly  inca pa ble   of  pe rfo rm ing   faster  c on verg ence  to   obta in  bette r  nav i gationa l  data  and   he nce  it s  sp eed  is  qu it e  lower .  Mo re ov e r,   just  by  add i ng   f uzzy  lo gic  in  highly   a dap ti ve   m ann er  in  exi sti ng   sli ding  m od e  con tr oller  desig n  only   increases  the  sp ee d  to  so m e   extent  ow i ng   to  zer o  op ti m iz ation   on  the   data,  whic h  is  ca rr ie d  ou t  i n  pro pose d  syst em   in  th e  init ia l  sta ge  i tse lf.  T his  is  a lso  the   pr im e  cause  of   higher  nu m ber   of   c on t ro l  s ign al   from   bo th  the  form s  of   existi ng   syst e m   wh il e  pr opose d  syst e m  o ff e rs h igh ly  pre dicti ve  co n tr ol sig na l i rr es pecti ve o f  im par ti al  o r v agu e  contents   of n a vig at io nal  d at a.           Figure  2 .   S pee d  a naly sis           Figure  3 .   Co ntr ol Signal  a naly sis   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec   &  C om p  En g   IS S N:  20 88 - 8708     Novel  Fr am ew or k f or  N avig at ion   us in g  E nh an ce d F uzzy  A pp r oac h  wi th  Sl iding   Mo de   …   ( T.  So meswa ri )   4317   Fig ure  4  an d  F ig ure  5  highli ghts  the  com par at ive  analy sis  of   acc ur acy   wi th  resp ect   to  CDF  of  roo t   m ean  sq ua re  error   ove r  incre asi ng   val ue  of   inp ut  H  an d  error   pe rfo rm a nce  with  dif fe ren t  pa ram et er s.  The   ou tc om es  sh ows  that  pro po sed  syst em   of fer s  sig nificantl y  lower   scal e  of   e r r or   in  c om par ison   to  e xisti ng   syst e m .  At  the  sam e   tim e,  it   has  bee n  obser ve d  that  pro posed  syst e m   con su m es  appr ox im at ely  1.552 6  seco nd s  of   pro cessi ng   wh e re as  the  existi ng  syst e m   of   both  f or m s  con sum es  app r ox im at el y  9. 3258   s econd s .   This  sho ws  th at   pr op os e d  syst e m   of fer s  go od   acc ur acy   w it h  cost  eff ect i ve  com pu ta ti onal   perf or m ance  in   con t ro ll er  oper at ion .           Figure  4 .   Com par at ive  Analy sis of CD F  of   RM SE           Figure  5 .   Com par at ive  Analy sis of E rror Per form ance       5.   CONCL US I O N   This  discu ssio n  of  pa pe r  basi cal ly   pr ese nts  a  bri dge  t o  cl ose   the   trade off   of  im ple m entin g  inte gr at e d  GP S   an d  I NS   base d  nav i gation  syst em   wit h  sli di ng  m od e  co ntr oller.  T he  c on t rib utio n  as   well   as   novelty   factors  of   the   pr op os e d  stu dy  are:  i)  un l ike  existi n g  a ppr oach es  of   i m ple m enting  fu zzy   sli ding  m od e  con t ro ll er,  t he  pro po se d  syst e m   do esn ’t  us e  fu zzy   r ules  li ke   existi ng   syst e m .  The  co ns tr uction  of  f uzz y  ru le s  are  create d  on  the  ba sis  of  accu racy  to   be  obta ine d  in  the  en d  st age  co ns id erin g  va rio us   no n - li nea r  par am et ers,   ii )  diff e ren t  f r om  existi ng   na vi ga ti on al   syst e m ,  the  input  data   is  no t  process ed  as  it   is  bu t  it   i s   su bject e d  to  optim iz at ion   us ing   non - li near   op ti m iz ation   pri nciple  an d  th en  it   is  su bjec te d  to  f uzzy  sli ding   m od e  con tr oller,  ii i)  by  doin g  the   ab ov e  t wo  op e rati on,  the  it erati ve  char e ct erist ic s  of   op tim iz at ion   proc ess  i s   reduce d  to   a  la rg e   exte nt  to   obta ined   fa ste r  conve rg e nce  pe rfor m ance.  T he  st ud y  outc om e  is  fou nd  to   off e r   sign ific a nt  im pr ovem ent  in  te r m s  of   er ror  m i nim iz at ion   w he n  c om par ed   w i th  existi ng  sli ding  m od e  c on trolle r   desig n wit h  a nd  without  fu zz y appr oach.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      IS S N :   20 88 - 8708   In t J  Elec   &  C om p  En g,   V ol.  8 , N o.   6 ,  Dece m ber   201 8   :   4310   -   4320   4318   REFERE NCE S   [1]   Nila nj an  De y ,  A m arty a  Mukher j ee ,   Embedde d   S y stems   and   Rob oti cs  wi th  Open   Source   Too ls,  C RC Pre ss ,   2016 .   [2]   Marion  Hersh, M ic hael  A Johns on,   As sistive   Technol og y   for  Visually   Im pai r ed  a nd  Bli nd  People,   Springer  Scie nc e   &  Business Med ia ,   201 0 .   [3]   V.E .   Balas, L. C .   Jain, X.   Zha o ,   I nform at ion  T ec h nolog y   and   Int ellige nt   Tr ansport at ion   S y st ems ,   I OS   Press ,   2017 .   [4]   Bogusław  Dołęga ,   Robert   Głębo cki ,   Dam ia n  Kordos ,   Marc in  Żug aj ,   Advanc es  in  Aerospac e  Guid anc e ,   Navigation   and  Contro l, 201 7 .   [5]   W ei   Quan ,  Jianli  Li ,  Xiao li n  Gong ,  Jianc heng  F ang ,   INS /CNS /G NS S   Inte gra t ed  Naviga t ion  Te ch nolog y ,   Springer ,   2015 .   [6]   Stephe n  W .   Hin ch ,   Outdoor   Nav iga ti on   with   GP S,  W il der n ess Press,  2010 .   [7]   Adam   W ei ntri t ,   Acti vities  in  Na viga ti on :  Mar ine Navi ga ti on   and S afe t y   of   Sea   Tr ansporta t ion ,   CRC Press,  2015   [8]   Hass an  A.  Kari m i,   Advanc ed L oca t ion - Based   T ec hnolog ie s a nd  Servic es,   CRC P ress,  2016 .   [9]   Paul  D.  Groves ,   Princi pl es  of  GN SS ,   Ine rti al,  a nd  Multi sen sor  Inte gra te d  Nav i gat ion  S y stems ,   Second  Ed it ion ,   Artec h  Hous e ,   2 013 .   [10]   George   j .   Refu t o ,   Evol u ti on  of   the   US   sea - b a sed  nucl e ar  m issile   de te rr ent :   warfi ghti ng  ca p abi litie s ,   Xlibr is  Corpora ti on ,   20 11 .   [11]   W il son W ong ,  Jam es  Gordo n  Fe rguss on ,   Mili t ar y   Sp ac e   Pow er:   A Guide   to   th e  I ss ues,   ABC - CLIO,   2010 .   [12]   Hari dwar  Singh ,  Him anshu  Shekhar ,   Sol id  Rock e t  Propellants:  Sc ie nc e  and   T ec hn olog y   Challeng e s,  Ro y al  Societ y  of  Chemistr y ,   20 16 .   [13]   P.D.  Groves,  L.  W ang,   D.  W al t er,   H.  Mar ti n,   K.  Voutsis  and  Z.   Jiang ,   "The   f our  ke y   challe n ges  of  adva nc e d   m ult isensor  n avigati on  and  posi tioning" ,   2014  I E EE /ION  Posit io n,   Locat ion  and  Navi gati on   Sym posium  -   PLANS   2014 ,   Monter e y ,   CA,  2014 ,   pp .   7 73 - 792.   [14]   Jinkun L iu ,   Slid i ng  Mode  Contro l  Us ing  MA TL A B,   Aca d emic  Pr e ss ,   2017 .   [15]   L.   Dac h eng,   L.   Zhi guo  and  Z .   Shuai,   "A naly sis  on  the   infl u ence   of  the   INS   pre c ision  in  an  ultra - ti ghtly   coupl ed   INS /GP S  int egr at ion" ,   2016  IE EE   Information   Technol ogy ,   N et working ,   Elec tronic   and  Autom ati on  Control   Confe r ence ,   Cho ngqing,   2016 ,   pp .   1106 - 1111 .   [16]   S.Y.  Cho,   "IM - fil te r  for  INS /GPS - int egr a te d  nav iga ti on  s y stem  c onta ini ng  low - c ost  g y ros" ,   in   IE EE   Tr ansacti ons  on  Ae ros pace an d  Elec troni c  S yst ems ,   vol .   50 ,   no .   4,   pp.   2619 - 262 9,   Octob er  2014 .   [17]   B. P.  Duong  and  V.H.  Ngu y e n ,   "D eve lopment  of  a  GP S/IN S  int egr at ed  nav iga t ion  s y stem  for  m ode l  ai rcr aft " ,   201 4   14th  Int ernati on al  Conf ere nce o n  Control, A uto mation  and  S yst ems ( ICCAS  2014) ,   Seoul,   2014 ,   pp.   201 - 206 .   [18]   J.  Fang  and  X.  Gong,  "P red ic t i ve  Ite r ated  Kal m an  Filt er  for  I NS /GP S   Inte gra ti on  and  I ts  Applicati on  to  SA R  Motion  Com pensa ti on" ,   in   I EE E   Tr ansacti ons  on  Instrum ent ati o n  and  Me asur e ment ,   vo l.  59,   n o.   4,   pp.   909 - 91 5 ,   April  2010.   [19]   I. U.  L ee,  H.  Li,  N.M.  Hoang  and   J.M.  L ee,  "N avigati on  s y stem  de vel opm ent   of  th e  Underwater  V ehi c le s  using  t h e   GP S  /  INS   sensor  fusion " ,   2014  1 4th  Inte rnat ional  Confe renc e  on  Control,   Au tomati on  and  Syst ems  ( ICCAS  2014) ,  Seoul,   2014 ,   pp .   610 - 612.   [20]   Q.  Li  and  F.   Sun,  "S trong  tr ac king   cubature  Kalman  fi lt er   al gori thm  for   GP S/INS   Inte gra te d   Navigati on  S y stem" ,   2013   I EE E   Inte rnat ion al  Conf ere nce o n  Me cha tronic s  and  Aut omat ion ,   Ta k amatsu,   201 3,   pp .   1113 - 111 7.   [21]   Z.   W u,   Y.  Zha n g,   J.  Sun  and  Z.  Yin,   "A   filter   algorithm  for  GP S/INS   int egr at ed   navi ga ti on  S y s tem   base d  on  IM M - AF" ,   2016  IEEE   Inte rnat ional   G eosc ie n ce and  R emote   S ensing  S ymposium ( IGA RSS) ,   Bei j ing, 2 016,   pp .   838 - 84 1.   [22]   W .   Yan,   L.   W a ng,   Y.  Jin   and  G.  Shi,  "H igh  a cc ura c y   Nav iga t ion  S y st em  using  GP S  and  INS   s y stem  integra tion   strat eg y " ,   2016  IEE E  In te rnatio nal  Confe ren ce  on  Cybe r  Tec hnology   in  Aut omation,   Contr ol,   and  In te l li g en t   Syste ms   ( CY BE R ) ,   Chengdu,   201 6,   pp .   365 - 369 .   [23]   H.  Naka nishi ,   S.   Kana t a  and  T.  Sawara gi,  "G PS - INS - BARO   hy brid  navi g at ion   s y stem  ta k ing  in to  account   grou nd  eff ect  for  au tono m ous  un m anne d  hel i copt er" ,   201 2  IEE E  In te rnat i onal  Sy mpos ium  on  Safe t y,   S ec u rity ,   and  Re scu e   Robot ic s   ( SSRR ) ,   Col le ge   Sta ti on ,   TX ,   2012 ,   pp .   1 - 6.   [24]   H.  Qin,   L.  Con g  and  X.   Sun,  " Acc ura c y   improvem ent   of  GP S/M EMS - INS   int egr at ed   navi g at io n  s y stem  durin g   GP S  signal   outage  for  la nd  veh i cl e  n avi ga ti on" ,   in   Journal  of   S y stems  Engi nee ri ng  and  El ectroni cs ,   vol.   23 ,   no.   2 ,   pp.   256 - 264 ,   Ap ril   2012 .   [25]   Chun - Jung  Sun,   Chang - W en  H ung,   W ei - Cheng   Huang  and  C. E.   Li n ,   "Im ple m ent at ion  of  GP S/INS  navi gat i on   s y stem  using  low - cost  MEMS  s ensors" ,   2010  5th  IEE E  Confe re nce   on  Industrial  El ectronics  and  Appl ic at ions ,  Ta i chung, 2010,  pp.   1588 - 1592 .   [26]   S.Z .   Jam al ,   "T i ghtly   coupled  GP S/INS   ai rborne   navi gation  s y st em" ,   in   IEEE  A erospace   and  Elec troni c  Syste m s   Magazine ,   vo l. 2 7,   no .   4 ,   pp .   39 - 42,   April   2012.   [27]   M.A.K.   Jara da t   and  M.F.  Abdel - Hafe z,   "N o n - Li ne ar  Autore gre ss ive   Delay - Depe ndent   INS / GP S  Naviga ti on   S y stem Us ing  N eur al Net works " ,   in   I EEE  Sensors   Journal ,   vol .   17 ,   no .   4 ,   pp .   1105 - 1115,   Feb . 15,   1 5  2017.   [28]   W .   Xin,   L.   Ji,  X.  Zha ng  and  J.  Zha o,   "F aul t  d et e ct ion  and  di a gnosis  i n  the   IN S/GP S   navi gat io n  sy st em " ,   2014   World  Aut omat i on  Congress   ( W AC) ,   W ai koloa, H I,   2014,   pp.   27 - 32.   [29]   J.  Ye,   P.  Mal y s z  and  A.  Emad i,   "A   Fixed - Sw it chi ng - Frequ ency   Int egr al   Slid i ng  Mode  Curre nt  Control l er  for  S witc hed  Re luc t anc e  Moto r  Driv es " ,   in  I EE E  Jou rnal  of  Eme rgin g  and  Selec t ed  T opic s  in  Powe r  El e ct ronics ,   vol.  3,   no .   2 ,   pp .   381 - 394,   June   2015   [30]   C. C.   Chen ,   "A n  opti c al   image  s ta biliz at ion  usin g  novel   ultrason ic   li n ea r  m otor  and  fuz z y   sl idi n g - m ode  cont roller   for  porta bl e  dig it al   ca m cor de rs " ,   in   I EEE  Tr ans act ions  on  Con sum er  El ec tr oni cs ,   vol.   63 ,   no.   4,   pp.   343 - 349 ,   Novem ber   2017.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec   &  C om p  En g   IS S N:  20 88 - 8708     Novel  Fr am ew or k f or  N avig at ion   us in g  E nh an ce d F uzzy  A pp r oac h  wi th  Sl iding   Mo de   …   ( T.  So meswa ri )   4319   [31]   Rao,   D.   Nara si m ha,   T .   Surned ra,   and  S.  Ta ra   Kal y ani,   "Im prove d  Perform an ce   of  DP FC   Us ing   Slidi ng  Mo de  Control le r   Meth od " ,   Int ern ationa l  Journal   of Elec tri c al   and  Com p ute r Engineering ,   6 . 5  (2016):   207 3.   [32]   Bou arr oudj,   No ure ddine,  Djame l   Boukhet ala,   an d  Fare s  Boudje m a ,   "S li ding - Mode  Control l er  Ba sed  on  Frac ti ona l   Order  Calculus  for  a  Cl ass  of  Nonlinear  S y st ems " ,   Inte rna ti on al  Journal  of  Elec tri c al   and  Com pute r  Eng ineeri ng ,   6. 5  (2016):   2239 .   [33]   Othm an,   Siti   Marha in i s,  et .  al. ,   "O pti m iz at ion  of  Modifie d  Sli ding  Mode  Control ler  for  an  E le c tro - h y dra ul i c   Actua tor  s y s te m   with  Mism at che d  Disturbance " ,   Inte rn at ion al   Journal  of  Elec tr ic a l  and  Com pute r  Engi n ee r in g   (IJECE) ,   8 . 4   (20 18).   [34]   T. D.  Do,  "D ist urba nce   Obs erv er - Based  Fuzz y  SM C  of  W EC Ss   W it hout  W i nd  Speed  Mea s ure m ent " ,   in   IE EE  Ac c ess ,   vol .   5 ,   p p.   147 - 155 ,   201 7.   [35]   A.A.A.   El gamm al   and  M.F.  El - n agga r,   "M OP SO - base d  opti m al   c ontrol   of  shunt  ac ti v e  power  fil ter using  a  var ia bl e  struct ure   fuz z y   l ogic   slid ing  m ode  controll er  for   h y br id  (FC - PV - W ind - Bat te r y )   e ner g y   utilisat ion   sche m e" ,   in   IE T  Re newab le   Pow er  Gene ration ,   v ol.   11 ,   no .   8 ,   pp .   1148 - 1156,   6   28   2017.   [36]   J.  Fei,   Y.  Chu  and  S.  Hou,  "A   Bac kstepp ing  Neura l  Globa l  Sli ding  Mode  Control   Us ing  Fuzz y   Approxim at or  for   Thre e - Phase   Act ive   Pow er  Fi lt e r " ,   in   IEEE Ac ce s s ,   vol. 5, pp. 160 21 - 16032,   2017 .   [37]   H.  Li ,   J.  W ang,   L.   W u,   H. K.  Lam   and  Y.  Gao,   " Optimal  Guara nt ee d  Cost   Slidi ng - Mode  Control   of  Inte rva l  T y p e - 2  Fuzz y   T ime - Del a y   S y st ems " ,   in   I EE E   Tr ansacti o ns on  Fuzzy  S yst ems ,   vol .   26 ,   no .   1,   pp.   246 - 257,   Feb.   2018 .   [38]   Q.  Shen,   P.  Shi  and  Y.  Shi,  "D istri bute d  Adaptive  Fuzz y   Contr ol  for  Nonline ar   Multi age nt  S y s te m s  Via  Slidi ng  Mode  Obs erv ers " ,   in   IEEE  Tr ansacti ons on   Cyb e rneti cs ,   vol .   46 ,   no.   12 ,   pp .   3086 - 3097,   De c. 201 6.   [39]   T.   W ang  and   J.   Fei,   "A daptive   Neura l  Contro l   of  Acti ve   Pow er  Filt er  Us in g  Fuzz y   Slidi ng  Mode  Control l e r " ,   in   IE EE A c ce ss ,   vol.   4 ,   pp .   6816 - 6822,   2016 .   [40]   S.  W en,   M.Z . Q.   Chen,   Z.   Ze ng,   X.  Yu  and  T.   Huang,   "F uzzy   Control   for  Unce rtain  Vehicle   Acti ve  Sus pensi on   S y stems   via   D y n amic  Slidi ng - Mode  Approac h" ,   in   IEEE  Tr ansacti ons  on  Syste ms ,   Man,   and  Cybe rnetics:  Syste ms ,  vol.   47 ,   no .   1 ,   pp .   24 - 32 ,   Jan .   201 7.   [41]   S.  W en,   M.Z . Q .   Chen,   Z.   Z eng,   T.   Huang  and  C.   Li ,   "A dapt iv e  Neura l - Fuz z y   Sl id ing - Mode  Fault - Tol er ant   Control   for  Unce rtain  Nonlinear  S y stem s" ,   in   IEEE  Tr ansacti ons  on  Syst ems,  Man,   and  Cybe rnet ic s:  Sys te ms ,   vol.   47 ,   no .   8,   pp .   2268 - 227 8,   Aug.   2017.   [42]   J.  Yu,  J.  Li u,   Z.   W u   and  H.  Fang ,   "D ept h  Control  of  a  Bioi nspired   Roboti c  Dolphi n  Based  on  Sl idi ng - Mode  Fuzz y   Control   Me thod " ,   in   IEEE  Tr ansacti ons on   Industrial  E lectronic s ,   vol. 65, no. 3, p p.   2429 - 2438 ,   M arc h  2018 .   [43]   X.  Zha o,   H.  Yan g,   W .   Xia  and  X.  W ang,   "A dapt i ve  Fuzz y   Hi er ar chi c al   Slidi ng - M ode  Control   for  a  Cla ss   of  MIMO  Nonline ar  T ime - Delay   S y st ems   W it h  Input  Satura ti on" ,   in   IE EE   Tr ansacti ons  on  Fuzzy  Syste ms ,   vol.   25,   no.   5 ,   pp.   1062 - 1077,   Oc t.  2017.   [44]   A.  Mohant y ,   S.  Patra   and  P. K.  Ra y ,   "Robus t  fuz z y - slid ing  m o de  base d  UP FC   cont roll er  for  t ran sient   stabili t y  ana l y sis  in  aut o nom ous  wind - di ese l - PV   h y br id  sy stem" ,   in   IET  Gene ration,   Tr a nsm ission  &   Di s tribut ion ,   vol.  1 0,   no.   5 ,   pp .   1248 - 1257,   4   7  2016 .   [45]   S.  Raj endiran,   P.   La kshm i  and  B.   Raj kum ar,   "F ra ct ion al   orde r  fu z z y   sl idi ng  m o de cont roller  for  th e   quar te r car  with  drive r  m odel a n d  dual actuators" ,   in   IET  El e ct ri c al  Syst ems i n  Tr anspor tat ion ,   vo l.   7 ,   no .   2 ,   pp .   14 5 - 153,   6   2017.   [46]   Kai - W ei   Chi ang ,   Th anh  Trung  Duong  and  Jhen - Kai  L ia o ,   “ The  Perform anc e   Anal y s is  of  a  R eal - Ti m e  In te gr at e d   INS /GP S Vehi cle  Navig at ion   S ystem wit h  Abnor m al   GP S Mea surem ent   E li m inati on”,   Sensor ,   201 3   [47]   Xun y uan  Yin ,   Yingbo  Sun,  and  Changhong  W ang,   “ Pos it ioni n g  Err ors  Predic t ing  Method  of  Strapdown  Ine rt ia l   Naviga t ion  S y s t ems   Based  on  P SO - SVM”,   Hind awi,   2013   [48]   N.K.  Fil y ashkin   and  V.S.  Yatskivsk y ,   "P red i ction  of  ine rtial  navi ga ti on  s y st e m   e rror  d y nami cs  in  INS /GP S   s y stem " ,   2013  IEE E  2nd  Int ern at ion al   Confer e nce   Actu al   Problems   of  Unm a nned  Air  Vehicle s  Deve lopmen ts  Proce edi ngs (AP UA VD ),   Kiev,   2 013,   pp .   206 - 20 9.   [49]   Y.  Han,   M.G.  Safonov  and  J.  Chen,   "A n  in - m oti on  alignm ent  m et hod  for  inertia l  n avi g at ion  s y stem  base d  o n   unfa lsified  ad ap ti ve  cont rol   theor y " ,   Proce ed in gs  of  2014  IE EE   Chin ese   Gu ida nc e,   Nav igat ion  and  Con tro l   Confer ence, Yan ta i ,   2014 ,   pp .   19 00 - 1905.   [50]   R.   Th anga r aj ,   M .   Pant ,   T. R .   Che l li ah   and  A .   Abra ham,  "O ppositi o n  base d  Ch aot i c  Diffe ren t ia l   Evo l uti on  al gori thm   for  solving  globa l  opti m izati on   proble m s" ,   2012  Fourth  W orld   Congress  on  Natur e  and  Bio logi c al l y   Inspire d   Com puti ng  (Na BIC),   Mexi co  C i t y ,   2012 ,   pp .   1 - 7.   [51]   Khoo ban,   M.H.,  Niknam,  T. ,   ‘A  new  and  robust  cont rol  str at eg y  for  a  class   of  nonli ne ar  power  sy stems :  ada p tiv e   gene ra l  t y p e - II   f uzzy ’, Proc. Inst. Mec h.   Eng .   I ,   J .   S y st .   Contro l E ng. ,   2015,   229,   ( 6),   pp .   517 – 528   [52]   “ U.S.  Envi ronm ent a l  Prote ct ion   Agenc y ”, https:/ / ww w.e pa. gov /,  Ret ribv ed  on   02  April,   2018       BIOGR AP H I ES   OF  A UTH ORS       T.   Som eswari   w orking  as  assistant   profe ss or,   EEE   dept  a t  Th e  O xford  Coll eg e  of   Engi ne eri ng   has  publi shed  3  int ern a ti on al   jou rna l  papers .   I  a m   pursuing  Ph. D   in  VTU  under   the   guida n ce   of  Dr.   Anilkumar  and  Dr.   Naga r a j.   R.   I   hav e  co m ple te d  m y   B . E  degr ee  in  20 07  from   JN TU,   H y de arb ad   in El ec tr ic a l and Elec tron i cs  and  M. E from   jnt u,   Anant apur   in   2010.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.