Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa: Xây dựng hệ thống định vị tích hợp GPS

Ngoài các giá trӏ vӏ trí, vұn tӕFJyFKѭӟng, hӋ tích hӧp lӓQJQj\FzQJL~SѭӟFOѭӧQJÿӝ trôi cӫDÿӝ lӋch bias cҧm biӃQ,08ĈӇ cҧi thiӋQÿӝ chính xác cho hӋ thӕng khi tín hiӋu GPS bӏ JLiQÿRҥn, luұQYă

ĈҤI HӐC QUӔC GIA THÀNH PHӔ HӖ CHÍ MINH

75ѬӠ1*ĈҤI HӐC BÁCH KHOA

TRҪN QUӔC TIӂ1'lj1*

XÂY DӴNG Hӊ THӔ1*ĈӎNH Vӎ TÍCH HӦP

*36,16+$,Ă1*-TEN CHO ROBOT TӴ HÀNH

GPS/INS INTEGRATED NAVIGATION SYSTEM WITH DUAL ANTENNA FOR AUTONOMOUS ROBOT

Chuyên ngành: Kӻ thuұWÿLӅu khiӇn và tӵ ÿӝng hóa

LUҰ19Ă17+Ҥ&6Ƭ

Thành phӕ Hӗ Chí Minh, tháng 09 QăP2020

5 Ӫy viên: TS NGUYӈN HOÀNG GIÁP

Xác nhұn cӫa Chӫ tӏch HӝLÿӗQJÿiQKJLiluұQYăQ Yj7Uѭӣng Khoa quҧn lý chuyên ngành sau khi luұQYăQÿmÿѭӧc sӱa chӳa (nӃu có)

CHӪ TӎCH HӜ,ĈӖNG 75ѬӢNG KHO$Ĉ,ӊN ± Ĉ,ӊN TӰ

/X̵QYăQWK̩FVƭ Trang II

ĈҤ,+Ӑ&48Ӕ&*,$73+&0

75ѬӠ1*Ĉ+ BÁCH KHOA &Ӝ1*+Ñ$;­+Ӝ,&+Ӫ1*+Ƭ$9,ӊ71$0 ĈӝFOұS- 7ӵGR- +ҥQKSK~F

NHIӊM VӨ LUҰ19Ă17+Ҥ&6Ƭ

Hӑ tên hӑc viên: TRҪN QUӔC TIӂ1'lj1* MSHV: 1870362

1Jj\WKiQJQăPVLQK15/01/1996 1ѫLVLQK Thӯa Thiên ± HuӃ Chuyên ngành: Kӻ thuұWÿLӅu khiӇn và tӵ ÿӝng hóa Mã sӕ : 8520216

I 7Ç1Ĉӄ TÀI:

Xây dӵng hӋ thӕQJÿӏnh vӏ tích hӧS*36,16KDLăQJ-ten cho robot tӵ hành

(GPS/INS integrated navigation system with dual antenna for autonomous robot)

x Nghiên cӭu xây dӵng hӋ thӕQJѭӟFOѭӧng góc heading sӱ ten HӋ thӕng sӱ dөng ÿѭӧc vӟi cҧ bӝ thu 1 tҫn sӕ và 2 tҫn sӕ sóng mang

dөQJ*36KDLăQJ-x Nghiên cӭu tích hӧp hӋ thӕng vӯa dөQJ*36KDLăQJ-xây dӵQJÿѭӧc vӟi hӋ INS HӋ thӕng tích hӧp có khҧ QăQJWăQJFѭӡQJÿӝ FKtQK[iFNKLѭӟFOѭӧng góc heading

x Thӵc nghiӋPÿӇ kiӇm tra kӃt quҧ, ÿiQKJLiQKұn xét vӅ chҩWOѭӧng hӋ thӕng III NGÀY GIAO NHIӊM VӨ: 19/08/2019

TP Hӗ Chí Minh, ngày « tháng « QăP20

75ѬӢ1*.+2$Ĉ,ӊ1± Ĉ,ӊ17Ӱ

/X̵QYăQWK̩FVƭ Trang III

LӠI CҦ0Ѫ1

7UѭӟFWLrQW{L[LQÿѭӧc gӱi lӡi cҧPѫQVkXVҳc và chân thành nhҩWÿӃn thҫy

TS NguyӉQ9ƭQK+ҧo ÿmWUӵc tiӃp tұQWuQKKѭӟng dүQJL~Sÿӥ, luôn sҹn lòng và tҥo mӑLÿLӅu kiӋn thuұn lӧi cho tôi trong quá trình nghiên cӭu

7{LFNJQJ[LQÿѭӧc bày tӓ lòng biӃWѫQÿӃn quý thҫ\F{JLiRÿmWUX\ӅQÿҥt cho tôi nhӳng kiӃn thӭc và kinh nghiӋm trong nhӳQJQăPKӑc cӫa mình tҥLWUѭӡng Ĉҥi hӑc Bách Khoa Thành phӕ Hӗ Chí Minh

Tôi xin cҧPѫQFác bҥn và các em trong Phòng thí nghiӋPĈLӅu khiӇn Tӵ ÿӝng % ÿmÿӗQJKjQKJL~Sÿӥ và hӛ trӧ tôi trong viӋc thӵc hiӋn luұQYăQ Ĉһc biӋt gӱi lӡi cҧPѫQÿӃn bҥn TrҫQ+RjQJ.K{L1JX\rQÿmKӛ trӧ trong suӕt quá trình làm luұQYăQ

Cuӕi cùng, tôi xin dành lӡi cҧPѫQÿӃQJLDÿuQKÿmOX{QFKăPVyFTXDQWkPYjÿӝng viên trong suӕt quá trình hӑc tұp, là nguӗQÿӝng lӵc lӟn giúp tôi hoàn thành luұn văQQj\

TP Hӗ &Kt0LQKQJj\WKiQJQăP

Hӑc viên thӵc hiӋn

LuұQYăQQj\WUuQKEj\YӅ SKѭѫQJSKiSVӱ dөng hӋ thӕQJ*36KDLăQJ-ten, vӟi thuұWWRiQѭӟFOѭӧQJÿӏnh vӏ ÿӝng (GPS-57 ÿӇ [iFÿӏQKÿѭӧc góc yaw cӫDSKѭѫQJtiӋn KӃt hӧp vào hӋ thӕQJÿӏnh vӏ tích hӧS*36,16ÿӇ WăQJFѭӡng khҧ QăQJÿӏnh

vӏ HӋ thӕQJÿӏnh vӏ tích hӧp GPS/INS hӝi tө ÿѭӧFFiFѭXÿLӇm cӫa các hӋ thӕng thành phҫn: sai sӕ nhӓ, әQÿӏnh theo thӡi gian, tӕFÿӝ cұp nhұWFDR«

+DLSKѭѫQJSKiSWtFKKӧS*36,16ÿѭӧc nghiên cӭu nhiӅXÿyOjSKѭѫQJSKiStích hӧp lӓQJYjSKѭѫQg pháp tích hӧp chһt Trong luұQYăQQj\WUuQKEj\SKѭѫQJpháp tích hӧp lӓng cҧi tiӃQÿӇ sӱ dөQJÿѭӧc vӟLFiFSKpSÿRJyF%ӝ ѭӟFOѭӧng sӱ dөng là bӝ lӑc Kalman mӣ rӝng vӟi vector trҥng thái có 15 phҭn tӱ Ngoài các giá trӏ

vӏ trí, vұn tӕFJyFKѭӟng, hӋ tích hӧp lӓQJQj\FzQJL~SѭӟFOѭӧQJÿӝ trôi cӫDÿӝ lӋch bias cҧm biӃQ,08ĈӇ cҧi thiӋQÿӝ chính xác cho hӋ thӕng khi tín hiӋu GPS bӏ JLiQÿRҥn, luұQYăQQj\WUuQKEj\FiFSKѭѫQJiQSKiWKLӋQÿLӇPWƭQKEӝ ѭӟFOѭӧng góc xoay ba trөc và ràng buӝc vӅ vұn tӕc

HӋ thӕng phҫn cӭQJÿѭӧc xây dӵng vӟi trung tâm là vi xӱ lý STM32F7/H7 giúp ÿҥt tӕFÿӝ xӱ lý cao Tҫn sӕ cұp nhұt tӕLÿDFӫa hӋ thӕQJѭӟFOѭӧng góc yaw sӱ dөng

*36KDLăQJ-ten là 20 Hz, tҫn sӕ cұp nhұt tӕLÿDFӫa hӋ GPS/INS là 100 Hz KӃt quҧ thӵc nghiӋm chӍ ra rҵng hӋ ѭӟFOѭӧng góc có thӇ ÿҥWÿѭӧFÿӝ FKtQK[iFOjÿӝ khi EDVHOLQHOjPÿӕi vӟi hӋ thӕng sӱ dөng 1 tҫn sӕ VyQJPDQJYjÿӝ khi baseline OjPÿӕi vӟi hӋ thӕng sӱ dөng 2 tҫn sӕ sóng mang

of the inertial navigation system

This thesis presents the method of using a dual-antenna GPS and Real-time Kinematic algorithm (GPS-RTK) to determine the yaw angle Combined with an IMU we have a GPS/INS integrated navigation system that has all the advantages of both GPS and INS systems such as small error and high update rate

Two main integrating methods are Loosely Coupled (LC) and Tightly Coupled (TC) In this thesis, an improved LC method is introduced which can be used with angular measurements The center of this system is an extended Kalman filter with a state vector of 15 elements In addition to the position, velocities, and angles, this LC method can estimate the bias drift of the IMU sensor To improve the system's accuracy when the GPS signal is lost, this thesis presents the stationary detection algorithm, rotation angle estimator, and velocity constraints

An STM32F7/H7 microprocessor is used to perform high processing speeds The maximum update rate of the yaw angle estimation system using dual-antenna GPS is 20 Hz For the integrated GPS/INS system, the maximum rate is 100 Hz Experimental results show that the dual-antenna GPS heading estimation system can achieve an accuracy of 0.31 degrees when the baseline is 1 m for systems with single-frequency receivers and 0.19 degrees when the baseline is 1 m for systems with dual-frequency receivers

/X̵QYăQWK̩FVƭ Trang VI

LӠ,&$0Ĉ2$1

7{L[LQFDPÿRDQ ÿk\OjF{QJWUuQKQJKLrQFӭu cӫDULrQJW{LGѭӟi sӵ Kѭӟng dүn khoa hӑc cӫa thҫy TS NguyӉQ9ƭQK+ҧo Các nӝi dung nghiên cӭu, kӃt quҧ WURQJÿӅ tài này trung thӵFYjFKѭDWӯQJÿѭӧc công bӕ Gѭӟi bҩt kì hình thӭFQjRWUѭӟFÿk\Eӣi các tác giҧ khác Nhӳng sӕ liӋu kӃt quҧ ÿӅX ÿѭӧc chính tác giҧ thu thұp tӯ thӵc nghiӋm Nhӳng tài liӋu tham khҧo trong luұQYăQQj\ÿӅXÿѭӧc tác giҧ ghi lҥi cө thӇ Tôi xin chӏu hoàn toàn trách nhiӋm vӅ nӝi dung nghiên cӭu cӫa mình

TP Hӗ &Kt0LQKQJj\WKiQJQăP

Hӑc viên thӵc hiӋn

/X̵QYăQWK̩FVƭ Trang VII

MӨC LӨC

&+ѬѪ1**Lӟi thiӋu chung 1

1.1 Ĉһt vҩQÿӅ 1

1.2 Ĉӕi Wѭӧng và phҥm vi nghiên cӭu cӫa luұQYăQ 4

1.3 Mөc tiêu cӫa luұQYăQ 5

&+ѬѪ1*3KѭѫQJSKiSѭӟFOѭӧng góc headingbҵng hӋ thӕng GPS KDLăQJ-ten 7 2.1 Các hӋ trөc tӑDÿӝ và phép biӃQÿәi giӳa các hӋ trөc 7

2.1.1 HӋ quy chiӃXTXiQWtQK7UiLĈҩt 7

2.1.2 HӋ quy chiӃXÿӏa tâm cӕ ÿӏnh 7

2.1.3 HӋ tӑDÿӝ khҧo sát 8

2.1.4 HӋ tӑDÿӝ vұt thӇ 9

2.2 Tәng quan vӅ hӋ thӕQJÿӏnh vӏ toàn cҫu (GPS) 10

2.2.1 Các hӋ thӕng GNSS trên thӃ giӟi 10

2.2.2 KiӃn trúc hӋ thӕng GPS 11

2.2.3 Bҧn tin GPS 12

2.3 Ĉӏnh vӏ vӏ WUtÿѫQÿLӇm bҵng GPS 14

2.4 3KѭѫQJSKiSѭӟFOѭӧng góc heading sӱ dөQJ*36KDLăQJ-ten 18

2.4.1 Bӝ lӑFѭӟFOѭӧng vӏ trí sӱ dөng sai phân bұc nhҩt 20

2.4.2 Thuұt toán LAMBDA/MLAMBDA 23

2.4.3 Sai sӕ cӫDSKpSÿRJyFKHDGLQJVӱ dөQJ*36KDLăQJ-ten 26

&+ѬѪ1*ĈѫQYӏ ÿRTXiQWtQKvà hӋ thӕQJÿROѭӡng quán tính 27

3.1 Cҧm biӃn quán tính (IMU) 27

3.2 &iFSKѭѫQJWUuQKFұp nhұt hӋ thӕQJÿӏnh vӏ quán tính INS 30

3.2.1 Cұp nhұt góc 31

3.2.2 BiӃQÿәi tӑDÿӝ ngoҥi lӵc 31

3.2.3 Cұp nhұt vұn tӕc 31

3.2.4 Cұp nhұt vӏ trí 32

3.3 Sai sӕ trong tính toán hӋ thӕng INS 32

3.3.1 Sai sӕ ѭӟFOѭӧng INS [3] 32

/X̵QYăQWK̩FVƭ Trang VIII

3.3.2 NhiӉu cӫa cҧm biӃn IMU 35

3.4 HiӋu chuҭn cҧm biӃn 36

3.4.1 HiӋu chuҭn cҧm biӃn theo nhiӋWÿӝ 36

3.4.2 HiӋu chuҭn cҧm biӃn tҥLÿLӇm làm viӋc 38

&+ѬѪ1*+Ӌ thӕQJÿӏnh vӏ tích hӧp GPS/INS 43

4.1 Tәng quan vӅ FiFSKѭѫQJSKiSWtFKKӧp GPS/INS 43

4.1.1 CiFÿһFÿLӇm bù trӯ nhau cӫa GPS và INS 43

4.1.2 6ѫOѭӧc vӅ FiFSKѭѫQJSKiSWtFKKӧp GPS/INS 44

4.1.3 Tәng quan vӅ SKѭѫQJSKiSWtFKKӧp lӓng 45

4.1.4 Tәng quan vӅ SKѭѫQJSKiSWtFKKӧp chһt 47

4.1.5 So sánh mô hình LC và TC 47

4.2 Bӝ lӑc Kalman và bӝ lӑc Kalman mӣ rӝng 48

4.3 Xây dӵng mô hình tích hӧp lӓng 15 trҥng thái (LC15) 50

4.3.1 Process model 50

4.3.2 Measurement model 54

4.3.3 Cҧi tiӃn hӋ *36,16ÿӇ sӱ dөQJÿѭӧFSKpSÿRJyF 55

4.4 &iFSKѭѫQJSKiSJLӳ ÿӝ chính xác cӫa hӋ thӕng khi tín hiӋu GPS bӏ JLiQÿRҥn 63

4.4.1 Bӝ phát hiӋn trҥQJWKiLWƭQK 63

4.4.2 Bӝ ѭӟFOѭӧng góc xoay ba trөc 64

4.4.3 Ràng buӝc vӅ vұn tӕc 67

&+ѬѪ1*.Ӄt quҧ thӵc nghiӋm,nhұn xét vjÿiQKJLi 69

5.1 Xây dӵng phҫn cӭng hӋ thӕQJѭӟFOѭӧng góc yaw và hӋ thӕQJÿӏnh vӏ tích hӧp GPS/INS 69

5.2 KӃt quҧ thӵc nghiӋm hӋ thӕQJѭӟFOѭӧng góc yaw 72

5.2.1 Thӵc nghiӋPWƭQKVWDWLFWHVW 72

5.2.2 Thӵc nghiӋPÿӝng (dynamic test) 78

5.3 KӃt quҧ thӵc nghiӋm hӋ thӕQJÿӏnh vӏ tích hӧp GPS/INS sӱ dөng hӋ thӕQJѭӟc Oѭӧng góc yaw tӯ *36KDLăQJ-ten 81

5.3.1 ѬӟFOѭӧng bias cӫa cҧm biӃn IMU 82

/X̵QYăQWK̩FVƭ Trang IX

5.3.2 6RViQKWUѭӡng hӧp sӱ dөQJ*36ÿӇ ѭӟFOѭӧng góc yaw 83

&+ѬѪ1*.Ӄt luұQYjKѭӟng phát triӇn 88

6.1 Nhӳng kӃt quҧ ÿҥWÿѭӧc 88

6.2 Nhӳng hҥn chӃ còn tӗn tҥi 88

6.3 +ѭӟng phát triӇn 89

TÀI LIӊU THAM KHҦO 90

DANH MӨC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BӔ CӪA TÁC GIҦ 93

LÝ LӎCH TRÍCH NGANG CӪA TÁC GIҦ 94

/X̵QYăQWK̩FVƭ Trang X

DANH MӨC HÌNH VӀ

Hình 1.1: Mӝt sӕ hӋ thӕQJ*36,16ÿmFyWUrQWKӏ WUѭӡng: Sҧn phҭm MTi-G-700 cӫa

Xsens Technologies (phҧi) và GEO FOG 3D cӫa hãng KVH (trái) 2

Hình 2.1: Các trөc tӑDÿӝ cӫa hӋ ECI (a) và hӋ ECEF (b) 8

Hình 2.2: HӋ tӑDÿӝ NED 9

Hình 2.3: HӋ tӑDÿӝ bodyframe (trái) và góc xoay ba trөc (phҧi) 10

Hình 2.4: Ba thành phҫn chính cӫa hӋ thӕng GPS 11

+uQK3KѭѫQJSKiSÿLӅu chӃ tín hiӋu GPS L1 và L2 13

+uQK6ѫÿӗ bҧn tin GPS 14

+uQKĈӏnh vӏ ÿLӇm (trái) và ҧQKKѭӣng cӫa sӵ bҩWÿӗng bӝ xung clock (phҧi) 15

Hình 2.8: Các kӃt quҧ ÿӏnh vӏ khi biӃWÿѭӧc khoҧng cách tӯ vӋ WLQKÿӃn bӝ thu (các KuQKDÿӃQGWѭѫQJӭng vӟi kӃt quҧ khi bҳWÿѭӧc tӯ ÿӃn 4 vӋ tinh) 15

+uQK/ѭXÿӗ giҧi thuұWѭӟFOѭӧng GPS Real-WLPHNLQHPDWLFWKHRSKѭѫQJSKiS Moving-base 19

Hình 2.10: Minh hӑa thuұWWRiQÿӏnh vӏ ÿӝng GPS-RTK 20

+uQK*yFSKѭѫQJYӏ (azimuth) và góc ngҭng (elevation) cӫa vӋ tinh so vӟi vӏ trí bӝ thu 21

Hình 2.12: Mӕi quan hӋ giӳa khoҧng cách baseline vӟi sai sӕ ѭӟFOѭӧng góc 26

Hình 3.1: Cҧm biӃn ADIS16488 cӫa hãng Analog Devices sӱ dөng trong luұQYăQ 27

HìQKĈӝ tӯ WKLrQYjÿӝ tӯ khuynh cӫa vector tӯ WUѭӡQJ7UiLĈҩt 29

+uQK6ѫÿӗ khӕi quá trình cұp nhұt hӋ thӕng INS trong hӋ NED 30

Hình 3.4: KӃt quҧ hiӋu chuҭn cҧm biӃn gia tӕc trөc x 37

Hình 3.5: Tұp hӧSSKpSÿRWӯ WUѭӡQJWUѭӟFNKLFDOLEÿӓ YjHOOLSVRLGѭӟFOѭӧng (xanh lá) 41

Hình 3.6: Tұp hӧSSKpSÿRWӯ WUѭӡQJVDXNKLFDOLE[DQKGѭѫQJ YjPһt cҫXÿѫQYӏ (xanh lá) 42

/X̵QYăQWK̩FVƭ Trang XI

+uQKĈӝ lӟn vector tӯ WUѭӡQJWUѭӟFNKLFDOLEPjXÿӓÿmFKLDFKRWUXQJEuQK và

VDXNKLFDOLEPjX[DQKGѭѫQJ 42

+uQK6ѫÿӗ sӱ dөQJÿѫQOҿ GPS và INS 45

+uQK6ѫÿӗ SKѭѫQJSKiSWtFKKӧp lӓng vӟi bӝ GP6WK{QJWKѭӡng 46

+uQK6ѫÿӗ SKѭѫQJSKiSWtFKKӧp chһt vӟi bӝ *36WK{QJWKѭӡng 46

Hình 4.4: BiӇXÿӗ SKѭѫQJVDL$OODQFӫa cҧm biӃn gyroscope (trái) và cҧm biӃn gia tӕc (phҧL WURQJÿѫQYӏ ÿRTXiQWtQK$',6Fӫa Analog Devices 52

+uQK6ѫÿӗ SKѭѫQJSKiSWtFKKӧp lӓng vӟi bӝ *36KDLăQJ-ten 63

+uQK6ѫÿӗ bӝ ѭӟFOѭӧng góc xoay ba trөc theo [22] 64

+uQK6ѫÿӗ dùng ràng buӝc vұn tӕc khi không có tín hiӋu GPS 68

+uQK6ѫÿӗ chӭFQăQJFӫa hӋ thӕQJ*36KDLăQJWHQ 69

+uQK6ѫÿӗ hӋ thӕQJWKHRSKѭѫQJiQYL[ӱ lý riêng biӋt 70

+uQK6ѫÿӗ hӋ thӕQJWKHRSKѭѫQJiQGQJYL[ӱ lý ARM dual-core 70

Hình 5.4: ThiӃt kӃ PCB hӋ thӕQJÿӏnh vӏ tích hӧp 71

Hình 5.5: Hình ҧnh thӵc tӃ hӋ thӕQJÿӏnh vӏ tích hӧp 71

Hình 5.6: Bӝ thu GPS sӱ dөQJFKRWUѭӡng hӧp 1 tҫn sӕ sóng mang (trái) và 2 tҫn sӕ sóng mang (phҧi) 72

Hình 5.7: Mӕi quan hӋ giӳa sai sӕ ѭӟFOѭӧng góc vӟi khoҧng cách baseline 75

Hình 5.8: KӃt quҧ ѭӟFOѭӧng trên hӋ tӑDÿӝ ÿӏDOêÿѫQYӏÿӝ) 76

Hình 5.9: KӃt quҧ ѭӟFOѭӧng vӏ WUtWѭѫQJÿӕi giӳa base và rover, cùng tұp dӳ liӋu vӟi KuQKWUrQÿѫQYӏ: mét) 76

Hình 5.10: Sai sӕ vӏ WUtѭӟFOѭӧng) theo thӡi gian trong hӋ ENU, cùng tұp dӳ liӋu vӟi 2 hình trên 77

Hình 5.11: HӋ WKDQKWUѭӧt sӱ dөng trong thӵc nghiӋPÿӝng 78

Hình 5.12: PKѭѫQJSKiS[iFÿӏnh góc yaw trong thӵc nghiӋPÿӝng 79

Hình 5.13: Góc heading và sai sӕ góc heading theo thӡi gian 80

Hình 5.14: Vӏ trí WѭѫQJÿӕi trong thӵc nghiӋPÿӝng 80

Hình 5.15: HӋ thӕQJÿӏnh vӏ tích hӧSÿm[k\Gӵng 81

Hình 5.16: So sánh giá trӏ bias cҧm biӃn gyroscope giӳa hӋ GPS/INS và bӝ ѭӟFOѭӧng góc 82

/X̵QYăQWK̩FVƭ Trang XII

Hình 5.17: So sánh giá trӏ bias cҧm biӃn gia tӕc giӳa hӋ GPS/INS và giá trӏ ѭӟFOѭӧng gia tӕc ngoài bӝ ѭӟFOѭӧng góc 83Hình 5.18: KӃt quҧ ѭӟFOѭӧQJ*36,16WURQJWUѭӡng hӧp sӱ dөQJ*36KDLăQJ-ten

ÿӇ ѭӟFOѭӧng góc yaw 84+uQKĈӝ lӋch giӳa kӃt quҧ ѭӟFOѭӧng GPS/INS và tín hiӋu *36WKHRSKѭѫQJngang (sӱ dөQJ*36KDLăQJ-ten) 85Hình 5.20: KӃt quҧ ѭӟFOѭӧQJ*36,16WURQJWUѭӡng hӧp sӱ dөng tӯ WUѭӡQJÿӇ ѭӟc Oѭӧng góc yaw 86+uQKĈӝ lӋch giӳa kӃt quҧ ѭӟFOѭӧng GPS/INS và tín hiӋX*36WKHRSKѭѫQJngang (sӱ dөQJSKpSÿRWӯ WUѭӡng) 87

/X̵QYăQWK̩FVƭ Trang XIII

DANH MӨC BҦNG

Bҧng 3.1: KӃt quҧ ѭӟFOѭӧng bù nhiӋWÿӝ vӟi cҧm biӃn gia tӕc trөc x 37

Bҧng 4.1: BҧQJVRViQKFiFÿһFÿLӇm cӫa INS và GPS 43

Bҧng 4.2: Bҧng kӃt quҧ phân tích phѭѫQJVDL$OODQFӫa IMU ADIS16488 52

Bҧng 5.1: KӃt quҧ thӵc nghiӋPWUѭӡng hӧp sӱ dөng bӝ thu 1 tҫn sӕ sóng mang 73

Bҧng 5.2: KӃt quҧ thӵc nghiӋPWUѭӡng hӧp sӱ dөng bӝ thu 2 tҫn sӕ sóng mang 74

BҧQJĈӝ sai lӋch theo thӡi gian cӫa tín hiӋu GPS/INS khi mҩW*36WUѭӡng hӧp sӱ dөng bӝ ѭӟFOѭӧQJ*36KDLăQJ-ten) 84

BҧQJĈӝ sai lӋch theo thӡi gian cӫa tín hiӋu GPS/INS khi mҩW*36WUѭӡng hӧp sӱ dөQJSKpSÿRWӯ WUѭӡng) 86

/X̵QYăQWK̩FVƭ Trang XIV

DANH MӨC TӮ VIӂT TҲT

DCM 0DWUұQFKX\ӇQÿәLFRVLQH'LUHFWFRVLQe matrix)

ECEF +ӋWӑDÿӝÿӏDWkP(DUWK-Centered, Earth-Fixed)

ECI +ӋWӑDÿӝTXiQWtQK7UiLĈҩW(DUWK-Centered Inertial)

/X̵QYăQWK̩FVƭ Trang 1

&+˰ˮ1*

GIӞI THIӊU CHUNG

&KѭѫQJQj\JLӟi thiӋu vӅ các nghiên cӭXÿmFyYӅ hӋ thӕQJÿӏnh vӏ tích hӧp GPS/INS ChӍ UDÿѭӧc nhӳng vҩQÿӅ còn tӗn tҥi vӅ cách tích hӧp giӳa GPS, INS và các hӋ thӕQJÿӏnh vӏ hӛ trӧ khác Tӯ ÿyQrXUDÿѭӧc mөFWLrXYjÿӕLWѭӧng nghiên cӭu cӫa luұQYăQQj\

1.1 Ĉһt vҩQÿӅ

1Jj\QD\WURQJÿӡi sӕng có rҩt nhiӅu công viӋc có tính chҩt nһng nhӑc, môi WUѭӡng làm viӋFNKyNKăQQJXy hiӇm vӟLFRQQJѭӡi, mӝt sӕ QѫLÿӏa hình quá khó NKăQÿӇ di chuyӇQQKѭYQJUӯng núi, sa mҥc, vùng chӏu ҧQKKѭӣng cӫa thiên tai, vùng nhiӉm phóng xҥ, khu vӵc có khӫng bӕ«3KiWWULӇn robot tӵ hành là giҧi pháp hӧSOtÿӇ giҧi quyӃt các vҩQÿӅ WUrQĈӇ robot có thӇ hoҥWÿӝng mӝt cách әQÿӏnh và hiӋu quҧ, vҩQÿӅ ÿӏnh vӏ (navigation) là mӝt trong nhӳng vҩQÿӅ quan trӑng cҫn phҧi FK~êÿӃn Có nhiӅXSKѭѫQJSKiSÿӏnh vӏ cho robot tӵ hành và có thӇ chia thành 3 SKѭѫQJSKiSFKtQKÿӏnh vӏ dӵ ÿRiQGHDG-reckoning), ÿӏnh vӏ sӱ dөng vұt mӕc và ÿӏnh vӏ sӱ dөng bҧQÿӗĈӏnh vӏ dӵ ÿRiQOjSKѭѫQJSKiSVӱ dөQJFiFSKpSÿRTXiQWtQKQKѭYұn tӕc, gia tӕc, vұn tӕc góc, tӯ ÿyVX\UDÿӝ dӏch chuyӇn cӫa robot so vӟi lҫn lҩy mүXWUѭӟFÿy7URQJSKѭѫQJSKiS[iFÿӏnh vӏ trí dùng vұt mӕc, cҧm biӃQÿRkhoҧng cách (và có thӇ là góc lӋch) giӳDSKѭѫQJWLӋn vӟi hӋ vұt mӕFFyWUѭӟc, tӯ ÿy

áp dөQJFiFSKpSWtQKWRiQÿӇ suy ra vӏ trí cӫDURERWWURQJNK{QJJLDQ7URQJSKѭѫQJpháp sӱ dөng bҧQÿӗ, robot sӱ dөng các cҧm biӃn khoҧQJFiFKÿӇ [iFÿӏnh các biên cӫDP{LWUѭӡng xung quanh, tӯ ÿyVRViQKYӟi bҧQÿӗ ÿmÿѭӧFOѭXWUѭӟc trong bӝ nhӟ

ÿӇ [iFÿӏnh vӏ trí cӫa robot trong bҧQÿӗ&iFSKѭѫQJSKiSQrXWUrQÿӅu có nhӳQJѭXÿLӇPYjQKѭӧFÿLӇm riêng, ví dө QKѭSKѭѫQJSKiSÿӏnh vӏ dӵ ÿRiQFKRNӃt quҧ cyÿӝ chính xác cao trong thӡi gian ngҳn, tuy nhiên sai sӕ ѭӟFOѭӧng sӁ WtFKONJ\QKDQKWKHRthӡL JLDQ ÿһc biӋW WURQJ WUѭӡng hӧp cҧm biӃn quán tính sӱ dөQJ Fy ÿӝ chính xác không cao [1]ĈӇ có thӇ tұn dөQJѭXÿLӇm cӫDFiFSKѭѫQg pháp tích hӧp trên, xu Kѭӟng hiӋn tҥi là kӃt hӧp các loҥi cҧm biӃn vӟLQKDXWURQJÿySKѭѫQJSKiSNӃt hӧp

/X̵QYăQWK̩FVƭ Trang 2

hӋ thӕQJ[iFÿӏnh vӏ trí sӱ dөng hӋ thӕng vӋ tinh (Global Navigation Satellite System, GNSS) và hӋ thӕQJÿROѭӡng quán tính (Inertial Navigation SysWHP,16 ÿDQJÿѭӧc nghiên cӭu rӝng rãi Theo dӵ ÿRiQ Fӫa Markets and Markets, thӏ WUѭӡng hӋ thӕng ÿӏnh vӏ tích hӧp GPS,16ÿѭӧc dӵ ÿRiQWăQJWӯ 9.54 tӍ 86'QăPOrQWӍ 86'YjRQăP+LӋn nay có rҩt nhiӅu công ti lӟn trên thӃ giӟi tham gia vào viӋc nghiên cӭu, chӃ tҥo hӋ thӕQJÿӏnh vӏ tích hӧp GPS,16QKѭ6\VWURQ'RQQHU0ӻ), NovAtel (Canada), KVH (Nhұt Bҧn), Xsens Technologies (Hà /DQ