Đồ Án Áp dụng bộ lọc Kalman (hai bộ lọc Kalman) vào bài toán dẫn đường

TÓM TẮT NỘI DUNG


Nhu cầu sử dụng hệ thống định vị và dẫn đường đã trở thành một nhu cầu không thể thiếu trong cuộc sống ngày nay. Tuy nhiên hệ thống không thể đạt được sự chính xác tuyệt đối. Vì vậy cần phải làm tăng độ chính xác của hệ thống định vị toàn cầu. Bằng cách khắc phục được sai số của hệ thống dẫn đường (GPS) và hệ thống dẫn đường quán tính (INS) .

Hệ thống dẫn đường quán tính INS có 2 ưu điểm nổi bật khi so sánh với các hệ thống dẫn đường khác là khả năng hoạt động tự trị và độ chính xác cao trong những khoảng thời gian ngắn. Lỗi nghiêm trọng nhất của hệ thống INS là do các cảm biến quán tính gây ra. Chính vì thế trong những ứng dụng thời gian dài thì hệ thống INS thường sử dụng với các hệ thống hỗ trợ khác như hệ thống dẫn đường vô tuyến (Loran, Omega và Tacan), hệ thống dẫn đường vệ tinh (GPS, GLONASS và Transit), JTIDS, DME Các hệ thống này hoạt động ổn định theo thời gian và vì thế cần tích hợp INS và các hệ thống hỗ trợ này. Sự kết hợp GPS và INS là lý tưởng nhất vì hai hệ thống này có khả năng bù trừ nhau hiệu quả. Trái tim của hệ thống tích hợp này chính là bộ lọc tối ưu Kalman.

Bộ lọc Kalman rất hiệu quả và linh hoạt trong việc kết hợp đầu ra bị nhiễu của cảm biến quán tính để ước lượng trạng thái của hệ thống. Luận án này đã đề xuất một cấu trúc lọc Kalman cải tiến bao gồm hai bộ lọc song song nhằm cải thiện độ chính xác và tốc độ đáp ứng của hệ thống, Ngoài ra, hệ thống này còn có thể hoạt động linh hoạt giữa hai chế độ vòng kín và vòng hở, rất hữu ích trong những tình huống mất tín hiệu từ GPS.



MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 1
TÓM TẮT NỘI DUNG 2
Bảng giải thích các chữ viết tắt 3
MỤC LỤC 4

Chương 1: Tổng quan về hệ thống dẫn đường quán tính (INS) và hệ thống định vị toàn cầu (GPS). 6

1.1. Hệ thống định vị toàn cầu (GPS). 6
1.1.1. Cấu trúc của hệ thống định vi toàn cầu. 7
1.1.2. Thành phần của hệ thống định vị toàn cầu. 8
1.1.3. Hoạt động của hệ thống định vị toàn cầu. 8
1.1.4. Ứng dụng của hệ thống định vị toàn cầu. 9
1.1.5. Mã trong hệ thống định vị toàn cầu. 11
1.1.6. Hoạt động 11
1.2. Hệ thống dẫn đường quán tính (INS). 13
1.2.1. Phương trình động học. 14
1.2.2. Ưu điểm và nhược điểm của INS 17

Chương 2: Lý thuyết hệ thống dẫn đường tích hợp GPS/INS 19

2.1 Giới thiệu về hệ dẫn đường quán tính. 19
2.2 Các hệ tọa độ 20
2.2.1 Hệ tọa độ quán tính (Inertial Frame). 20
2.2.2 Hệ tọa độ cố định tâm trái đất (The Earth Fixed Frame) 20
2.2.3 Hệ tọa độ định vị (Navigation frame) 20
2.2.4 Hệ tọa độ gắn liền vật thể (Body frame). 21
2.3 Phương trình định vị. 21
2.4 Hệ Phương trình định vị trong hệ tọa độ cố định tâm trái đât (e-frame). 22
2.5. Tổng quan về hệ cảm nhận quán tính IMU. 23
2.6 Thuật toán dẫn đường quán tính. 24
Các ký hiệu trong lưu đồ: 24
2.7. Các loại nhiễu ảnh hưởng đến khối IMU. 28
2.7.1. Nhiễu tất định 28
2.7.2 Nhiễu thống kê 28

Chương 3: Áp dụng bộ lọc Kalman (hai bộ lọc Kalman) vào bài toán dẫn đường 28

3.1. Bộ lọc Kalman. 28
3.1.1.Bản chất tính toán của bộ lọc. 28
3.1.2. Bản chất thống kê của bộ lọc. 28
3.2. Xây dựng bộ lọc Kalman cải tiến. 28
3.2.1. Hệ thống dẫn đường tích hợp GPS / INS. 28
3.2.2. Bộ loc kalman cải tiến. 28

Chương 4: Các kết qủa thực nghiệm. 28

4.1 Thiết bị phần cứng. 28
4.1.1 Khối dẫn đường quán tính MICRO-ISU BP3010. 28
4.1.2 Thiết bị thu GPS 28
4.2. Kết quả thực nghiệm. 28
4.2.1. Xây dựng hệ tích hợp INS/GPS theo thời gian thực. 28
4.2.2. Kết quả. 28
KẾT LUẬN 28
Tài liệu tham khảo. 28