tóm tắt luận án nghiên cứu xác định định hướng không gian của thiết bị bay theo các phép đo từ trường trái đất

1 MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề. Đối tượng nghiên cứu trong luận án là thiết bị bay trinh sát không người lái (TBBTSKNL) với hệ thống điều khiển trên khoang là hệ dẫn đường quán tính không đế. Vấn đề là cần nghiên cứu khả năng tạo ra hệ thống cảm biến - điều khiển định vị TBB có độ chính xác bảo đảm yêu cầu, giá thành rẻ và quan trọng là khối lượng nhỏ. Việc sử dụng từ trường Trái đất trong định hướng dẫn đường cho TBB bằng cách đo chính xác hướng và độ lớn vector từ trường Trái đất nhờ những cảm biến nhỏ gọn. Những vi cảm biến từ trường có độ chính xác cao hiện được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực hàng không, hàng hải. Chúng cho phép tạo ra những thiết bị dẫn đường, định hướng và điều khiển cực kỳ hấp dẫn về kích thước, trọng lượng và giá thành. 2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án: Đưa ra hướng khắc phục khó khăn khi sử dụng thông tin từ trường. Khả năng ứng dụng các bộ cảm biến từ trường trong hệ thống điều khiển định hướng không gian cho TBB. Chứng minh bằng thực nghiệm khả năng sử dụng thông tin từ trường Trái để điều khiển TBBTSKNL. 3. Phương pháp nghiên cứu: Các nội dung được nghiên cứu kết hợp phương pháp nghiên cứu và phân tích lý thuyết; Phương pháp toán vector, hình học giải tích; Phương pháp mô hình hóa toán học bằng máy tính; Phương pháp lọc phi tuyến và xử lý tín hiệu tối ưu, thích nghi; Phương pháp thực nghiệm đối chứng. 4. Nội dung của luận án Luận án bao gồm: 126 trang + 42 trang phục lục, 58 hình vẽ, 6 bảng biểu được trình bày trong 4 chương, 22 đề mục lớn nhỏ. Chương 1. Hệ dẫn đường quán tính không đế và bài toán định hướng thiết bị bay trinh sát không người lái. 2 Chương 2. Thông tin từ trường trái đất và khả năng sử dụng trong bài toán điều khiển định hướng TBBKNL Chương 3. Tổng hợp hệ thống đo vận tốc góc của thiết bị bay dựa trên lọc phi tuyến tối ưu Chương 4. Thực nghiệm đánh giá khả năng thực tế hóa hệ đo –xử lý thông tin vận tốc góc của TBB theo từ trường trái đất. Chương I HỆ DẪN ĐƯỜNG QUÁN TÍNH KHÔNG ĐẾ VÀ BÀI TOÁN ĐỊNH HƯỚNG THIẾT BỊ BAY TRINH SÁT KHÔNG NGƯỜI LÁI 1.1. Hệ thống dẫn đường quán tính Chuyển động của TBBKNL được mô tả bằng những phương trình vi phân theo định luật 2 Niu-tơn: F dt rd m 2 2 =⋅ và M dt d j = ω ⋅ (1.1) Trong đó: ) u , V , , ( F F β α = (1.2) ) u , V , , ( M M β α = (1.3) Ở đây: α và β - góc tấn công và góc trượt tương ứng của TBB trong dòng khí; V - vận tốc dòng khí tương đối so với TBB; u - vector điều khiển (vị trí của cánh lái liệng, cánh lái độ cao, cần ga điều chỉnh vòng quay động cơ để thay đổi tốc độ và nhiều cơ cấu khác). 1.2. Cấu trúc hệ dẫn đường cho máy bay không người lái Hầu hết TBBKNL sử dụng phương pháp dẫn đường quán tính (DĐQT), có sơ đồ cấu trúc thể hiện trên sơ đồ khối hình 1.2 1.3. Hệ điều khiển định hướng thân TBBKNL 1.3.1 Nguyên lý làm việc và cấu trúc Cấu trúc của một hệ ĐKĐH trong hệ ĐKQT không đế mô tả trên hình 1.3. 3 1.3.2. Mô tả toán học quá trình xử lý thông tin ĐKĐH a) Phương trình động hình học Việc chuyển từ hệ TĐQT sang hệ TĐLK được thực hiện bởi 3 lần quay liên tiếp: 111qqq ZYX C ,, ZYX → γ ψ ϑ , với C là ma trận cos-sin định hướng so với hệ TĐQT. γψγψψ− γϑ−γψϑγϑ+γψϑψϑ γϑ+γψϑγϑ−γψϑ−ψϑ = cos.cossin.cossin sin.coscos.sin.sincos.cossin.sin.sincos.sin sin.sincos.sin.coscos.sinsin.sin.coscos.cos C (1.4) Khi đó: 1 1 1 q q q z y x C z y x = (1.5) γ+ϑ+ψ=ω & & & (1.6) Hoặc viết dưới dạng khác: ( ) γω+γω ψ =ϑ cossin cos 1 11 zy & (1.8) γω−γω=ψ sincos 11 zy & (1.9) Khối cảm biến Đo VTG - Cảm biến ω x1 - Cảm biến ω y1 - Cảm biến ω z1 Đo GTT - Cảm biến A x - Cảm biến A y - Cảm biến A z GPS - Kinh độ λ(t) - Vĩ độ ϕ(t) - Độ cao H(t) Khí áp kế - Độ cao H(q) - Vận tốc bay V(t) Khối xử lý tín hiệu Lọc t/h VTG - Bộ lọc ω x1 - Bộ lọc ω y1 - Bộ lọc ω z1 Khối tạo lệnh ĐK Thuật toán tạo lệnh - đ/kh độ cao λ ϑ - đ/kh hướng λ ψ - đ/kh liệng λ γ λ ϑ λ ψ λ γ Khối đo tọa độ góc - Thuật toán đo ω x1 , ω y1 , ω z1 - Thuật toán biến đổi tọa độ ϑ, ψ, γ Khối tạo th/số ĐK - Thuật toán so sánh ∆ϑ, ∆ψ, ∆γ - Thuật toán xác định ∆’ϑ, ∆’ψ, ∆’γ ϑ prog ψ prog γ prog Hình 1.3. Cấu trúc hệ ĐKĐH cho TBBKNL 4 )cossin(tg 111 zyx γω+γωψ+ω=γ & (1.10) Các phương trình (1.8) và (1.10) có những điểm đặc biệt khi mà góc hướng π± π =ψ .n 2 . Điểm đặc biệt đó có thể tránh được, theo phép biến đổi Quaternion. Các phương trình xác định tham số Roth-Hamington (1.11) – (1.15): Ma trận C thay cho ma trận cos-sin định hướng (1.4) có dạng. 333231 232221 131211 CCC CCC CCC C = (1.14) Các góc gật, hướng và liệng được xác định bởi các công thức sau: 22 23 11 31 21 C C arctg; C C arctg;Carcsin −=γ−=ψ=ϑ (1.16) 1.4. Ý nghĩa của việc ổn định định hướng không gian cho TBB trinh sát Sai lệch tâm của ảnh dưới mặt đất khi có các sai số góc theo các trục: a) OX: ( ) [ ] ϑ ∆ − ε − ε = ∆ 2/tg2/tgHx o (1.17a) b) OZ: ( ) [ ] γ ∆ − β − β = ∆ 2/tg2/tgHZ o (1.18) Trong đó: o H là độ cao bay tại thời điểm chụp ảnh; ε, β tương ứng với góc ε, β tương ứng với góc mở của camera trinh sát theo hai trục OX và OZ; ∆ϑ, ∆γ tương ứng với các sai lệch góc định hướng của TBB theo hai kênh gật và liệng. Sai lệch tâm của ảnh là: 22 zxR ∆+∆=∆ (1.19) 1.5. Đặt vấn đề cần nghiên cứu Để sử dụng TBBKNL vào mục đích trinh sát mục tiêu trên mặt đất, nếu ta coi các kênh điều khiển gật, hướng và liệng tường minh về cấu trúc, tham số và có chất lượng làm việc đáp ứng yêu cầu, thì vấn đề đặt ra cần nghiên cứu trong luận án như sau. Để nâng cao chất lượng ổn định các góc định hướng thân TBBTSKNL 5 trong những điều kiện cần giảm trọng lượng kết cấu trên khoang để tăng khối lượng nhiên liệu (tăng thời gian bay) và đảm bảo ảnh trinh sát từ trên không có chất lượng cao, ta cần phải nghiên cứu khả năng sử dụng và tích hợp những loại cảm biến công nghệ mới có trọng lượng siêu nhỏ nhưng bảo đảm chất lượng thông tin cao. Hệ thống thông tin dẫn đường TBBTSKNL ngoài yêu cầu về kích thước trọng lượng nhỏ phải là hệ dẫn đường quán tính không đế khả thi, có thể tạo thành sản phẩm thực tế. Như vậy luận án phải giải quyết những bài toán sau: Bài toán thứ nhất. Biện luận, chứng minh khả năng sử dụng các loại cảm biến công nghệ mới đo VTT Trái đất vào mục đích xác định vận tốc các góc định hướng thân TBB. Bài toán thứ hai. Nghiên cứu các biện pháp xử lý thông tin từ cảm biến đã lựa chọn dựa trên các phương pháp lọc, xử lý tối ưu. Tổng hợp và chứng minh nhờ mô phỏng trên máy tính các phương án lọc tối ưu, từ đó lựa chọn được bộ lọc đáp ứng tốt nhất yêu cầu chất lượng thông tin dưới tác động của nhiễu và môi trường. Bài toán thứ ba. Chứng minh bằng thực nghiệm đối với phương án lựa chọn và tích hợp các cảm biến; phương án lọc tối ưu; khả năng hiện thực hóa hệ thống thông tin dẫn đường bằng thiết bị và thuật toán được xây dựng. Kết luận chương 1 Chương I đã làm rõ những vấn đề sau: - Ảnh hưởng của sai số định hướng thân TBB tới chất lượng thông tin trinh sát, từ đó làm rõ yêu cầu về chất lượng của các hệ thống ổn định định hướng. - Vấn đề cần nghiên cứu của luận án dựa trên những kết quả phân tích hệ thống dẫn đường quán tính không đế mà trong đó quan trọng hơn cả là xác định được ba bài toán cần giải. - Cấu trúc, nguyên lý làm việc của hệ thống và các thuật toán dẫn đường quán tính. Quy trình xử lý các thông tin định hướng TBB. 6 Chương II THÔNG TIN TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT VÀ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG TRONG BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN ĐỊNH HƯỚNG TBBKNL 2.1. Những khái niệm cơ bản về từ trường Trái đất và cảm biến Từ trường Trái đất được đặc trưng bởi 3 đại lượng: cường độ, độ lệch và độ dốc vector cường độ từ trường. Từ trường Trái đất có một thành phần song song với bề mặt Trái đất và luôn chỉ về một hướng cực từ Bắc. Đây chính là cơ sở cho tất cả la bàn từ sử dụng để dẫn đường và định hướng. 2.2. Bản chất và đặc tính của sai số khi đo từ trường trên thiết bị bay Sai số đo VTT có 2 loại: sai số cố định, và sai số tạp. 2.3. Những khó khăn khi sử dụng từ trường Trái đất để định hướng TBB Khó khăn do: ảnh hưởng từ trường của TBB; tính không đồng nhất trên bề mặt Trái đất; Không thể xác định định hướng TBB theo VTT Trái đất nếu chỉ sử dụng từ trường như nguồn thông tin chính. 2.4. Khả năng sử dụng thông tin từ trường Trái đất trong điều khiển định hướng cho thiết bị bay 2.4.1. Tính chất đa trị của định thức Jacobi về khả năng sử dụng đơn thuần thông tin từ trường Trái đất. H).,,(AH 1 γψϑ= (2.2) Ở đây: H 1 – vector đo được của từ trường Trái đất H trong hệ TĐLK; A – ma trận chuyển; ϑ, ψ, γ - các góc định hướng của hệ TĐLK; H – VTT đã biết trong hệ tọa độ địa tâm.                 γϑψ−γψ+ +γϑ−γϑψ+γψ γϑψ−γψ+ +γϑ+γϑψ−γψ ϑψ+ϑ+ϑψ = z H).sin.sin.sincos.(cos y H.sin.cos x H).sin.sin.coscos.(sin z H).cos.sin.sinsin.(cos y H.cos.cos x H).cos.sin.cossin.(sin z H.cos.sin y H.sin x H.cos.cos 1 H (2.4) 7 nếu coi 0 z H = khi đó H 1 mà TBB đo được có dạng sau: yx yx yx 1 H.sin.cosH).sin.sin.coscos.(sin H.cos.cosH).cos.sin.cossin.(sin H.sinH.cos.cos H γϑ−γϑψ+γψ γϑ+γϑψ−γψ ϑ+ϑψ = (2.5) Ma trận Jacobi của vector H 1                   γ∂ ∂ ψ∂ ∂ ϑ∂ ∂ γ∂ ∂ ψ∂ ∂ ϑ∂ ∂ γ∂ ∂ ψ∂ ∂ ϑ∂ ∂ = γψϑ∂ γψϑ∂ 1z H 1z H 1z H 1y H 1y H 1y H 1x H 1x H 1x H ),,( ),,( 1 H [ ] 0),,(/),,( 1 HDet = γ ψ ϑ ∂ γ ψ ϑ ∂ ⇒, T ),,( γψϑ có vô số nghiệm. 2.4.2. Mô hình đo VTT Trái đất kết hợp với nguồn thông tin độc lập khác để ĐKĐH cho TBB 1. Đặt vấn đề. Nếu coi VTT Trái đất 1 H là xác định và bất biến, thì có thể lấy nó làm gốc để xét sự quay của TBB tương đối so với VTT. 2. Mô hình toán học phép đo VTT trong hệ TĐLK a. Phương pháp xác định vận tốc góc của vector từ trường Vector ω − cần đo đặc trưng cho sự quay của VTT 1 H nếu ta coi H 1 là vector bán kính, thì: [ ] 1 Hdt/ 1 dH ×ω−= (2.6) có thể biểu diễn bằng một định thức: z1 H y1 H x1 H z1y1x1 kji dt 1 dH ω−ω−ω−= (2.7) Từ (2.7) ta có: Y 1 X 1 Z 1 H 0 Trục mà khi quay qu anh nó, bộ đo vector không cảm biến được Hình 2.9. Giải thích không có khả năng định vị chỉ bằng các phép đo từ trường Y 1 Z 1 X 1 O 1 H ω − p ω − tt ω − Hình 2.10. Sự quay của VTT trong hệ TĐLK ω 8      ω+ω−= ω−ω+= ω+ω−= x1 H. y1y1 H. x1 dt/ z1 dH x1 H. z1z1 H. x1 dt/ y1 dH y1 H. z1z1 H. y1 dt/ x1 dH (2.8) Det[(2.8)] = 0, phép đo theo (2.8) có kết quả đa trị. b. Khắc phục tính đa trị bằng cách bổ sung thông tin vận tốc góc từ các phép đo độc lập. Do (2.8) đa trị nên cần phải bổ sung thông tin cho hệ này. + Bổ sung thông tin theo thành phần ω 1x Đưa thêm vào (2.8) giá trị đo độc lập VTG ω 1x , ký hiệu là W. Hệ phương trình (2.8) khi đó sẽ có dạng mới:      ω+−= ω−= ω+ω−= x1 H. y1y1 H.dt/ z1 dH x1 H. z1z1 H.dt/ y1 dH y1 H. z1z1 H. y1 dt/ x1 dH W W (2.9) biểu thức tính trực tiếp ω 1y và ω 1z là:      +=ω −=ω x1 H/)dt/ z1 dH( y1 x1 H/)dt/ y1 dH( z1 1y W.H 1z W.H (2.10) Hệ phương trình (2.10) chỉ giải được khi 0H x 1 ≠ . + Bổ sung thông tin theo ω 1y hoặc ω 1z ta cũng lập được các hệ phương trình (2.12), (2.14) tương tự như (2.10), các hệ này chỉ giải được khi 0H y1 ≠ hoặc 0H z 1 ≠ . 3. Phương án sử dụng duy nhất một cảm biến VTG độc lập là con quay thẳng đứng Các hệ phương trình (2.10), (2.12), (2.14) vô nghiệm khi (H 1x , H 1y , H 1z =0). Nếu dùng hai cảm biến VTG độc lập, đặt vuông góc với nhau, thì với định hướng bất kỳ của TBB, ta sẽ chọn 1 cặp phương trình để xác định thành phần thứ 3 còn lại của vetor VTG. Tuy nhiên ta có thể sử dụng 1 cảm biến VTG độc lập làm nguồn thông tin bổ sung bằng cách chọn vị trí đặt trục nhạy của cảm biến VTG theo một trong 3 trục (X 1 , Y 1 , Z 1 ) của hệ TĐLK. 9 Lựa chọn: đối với vùng gần xích đạo của Trái đất VTT có thành phần thẳng đứng lớn hơn các thành phần ngang, tốt nhất nên đặt trục nhạy của cảm biến VTG dọc theo trục OY 1 của hệ TĐLK trên TBB. Khả năng H 1y =0 chỉ khi góc liệng của TBB bằng góc nghiêng của VTT (góc nghiêng của VTT ≥60 o ). Như vậy TBB sẽ không thể có góc liệng lớn như vậy do hạn chế về quá tải vật bay, góc liệng của TBB ≤ 30 o . 2.4.3. Mô phỏng các phép đo VTG của TBB bằng phương pháp tính thẳng VTT có thông tin bổ sung của cảm biến độc lập Cho trước những dữ liệu đầu vào mô hình: Sai số TBBP tương đối của tạp âm dB5 − = ε , ∆t=0.1s; υ H =-60 o ; H 1x =H 1y =H 1z =0; ϑ=0, ψ=0, γ=0; ω 1x =ω 1y =ω 1z =5 o /s. Sử dụng biểu thức (2.4), (2.11), (2.12), (2.25), (2.26) tính toán bằng phần mềm MatLab, có bổ sung cảm biến VTG ω 1y ta nhận được những kết quả mô phỏng trên hình 2.1. Từ kết quả mô phỏng cho phép ta rút ra một số kết luận sau: 1. Tính đơn trị của các phép đo VTT so với các trục định hướng của TBB chỉ có khi sử dụng thêm các phép đo VTG bằng một hoặc hai cảm biến độc a) Thành phần H 1x hư ớng theo trục OX 1 (có can nhiễu tạp mức -5dB) b) Thành phần vận tốc góc ω 1x (nhiễu đo ω 1x tăng tại các điểm H 1y ≈0) c) Thành phần H 1y hư ớng theo trục OY 1 (có can nhi ễu tạp mức -5dB) d) Thành phần v ận tốc góc ω 1y (không có nhi ễu đo do đặt ω 1y =const) e) Thành phần H 1z hư ớng theo trục OZ 1 (có can nhi ễu tạp mức -5dB) Hình 2.11. Kết quả mô phỏng đo các thành phần VTT và VTG của TBB e) Thành phần H 1z hư ớng theo trục (nhiễu đo ω 1z tăng tại c ác điểm H 1y ≈0) 10 lập. Tuy nhiên, ngay trong trường hợp này, vẫn tồn tại những miền nghiệm đa trị, nếu như không có sự lựa chọn cách đặt cảm biến VTG bổ sung. 2. Sử dụng duy nhất một cảm biến VTG có trục nhạy hướng theo trục OY 1 của hệ TĐLK trên TBB. 3. Sai số khi tính các vector VTG thông qua đo VTT là sai số tính đạo hàm của VTT. Sai số này được đặc trưng bởi sai số nhiễu tạp của bộ đo (hình 2b, 2f). Để giảm ảnh hưởng của sai số nhiễu tạp, ta phải sử dụng các phương pháp lọc phi tuyến tối ưu. Kết luận chương 2 1. Bài toán điều khiển và ổn định định hướng TBB phụ thuộc rất nhiều vào độ chính xác ổn định trục thẳng đứng hệ dẫn đường quán tính. Phần tử cảm biến chính của hệ ĐKĐH truyền thống đo vị trí trục thẳng đứng là con quay cơ - điện. Giá thành, khối lượng và kích thước hình học của nó chiếm tỷ trọng đáng kể đối với phần còn lại của hệ thống. 2. Việc đo vector từ trường không cho phép xác định định hướng của TBB một cách đơn trị. Nguyên nhân xuất phát từ bản chất hình học của phép đo, mà không thể khắc phục được bằng các thuật toán biến đổi. Để giải được bài toán đo VTG thông qua đo VTT cần phải sử dụng thêm những phép đo độc lập đối với một hoặc 2 góc định hướng TBB. 3. Có khả năng xây dựng một hệ ĐKĐH không dùng con quay cơ - điện mà thay vào đó là các cảm biến VTG kết hợp với cảm biến ba trục đo từ trường Trái đất được chế tạo trên cơ sở công nghệ mới, có kích thước và giá thành thấp. 4. Để hiện thực hóa hệ thống ĐKĐH cho TBB sử dụng thông tin từ trường Trái đất thì cần tổng hợp hệ thống đo – xử lý thông tin có độ chính xác cao là rất quan trọng và quan trọng hơn cả là tổng hợp các bộ lọc số tối ưu phi tuyến cho phép giảm tối đa các sai số tương quan yếu, nhất là sai số tính đạo hàm theo các thành phần của VTT. [...]... 4.32 Từ bốn kết luận trên có thể đánh giá là nội dung thực nghiệm của luận án đã đạt được mục đích đề ra là kiểm tra khả năng hiện thực hóa những vấn đề lý thuyết đã nghiên cứu ở các chương 2 và 3 thành thiết bị đo VTG và điều khiển ổn định định hướng không gian cho TBBKNL theo một phương án tối ưu 24 KẾT LUẬN Những đóng góp mới của luận án: 1 Đã chứng minh được việc sử dụng các cảm biến từ trường Trái. .. hóa thành thiết bị trên cơ sở linh kiện và công nghệ mới Kết quả thực nghiệm phản ánh đúng các kết quả nghiên cứu lý thuyết • Hướng phát triển của luận án Tuy nhiên luận án mới chỉ đề cập nghiên cứu tới một phần chức năng của hệ thống điều khiển quán tính trên khoang TBB, đó là hệ thống điều khiển định hướng không gian Phần còn lại là hệ thống điều khiển quỹ đạo đang bỏ ngỏ Do đó, hướng nghiên cứu phát... từ trường Trái đất kết hợp với cảm biến vận tốc góc bổ sung dạng vi cơ (MEMS) có thể xác định được định hướng không gian của thiết bị bay 2 Đã tổng hợp ba mô hình lọc phi tuyến tối ưu vận tốc góc TBB từ nguồn thông tin từ trường Trái đất trên cơ sở lý thuyết lọc Kalman rời rạc EKF, UKF và MS-AUKF, biện luận, phân tích ưu nhược điểm của từng mô hình 3 Đã mô phỏng những kết quả nghiên cứu lý thuyết và... 3.5a) Nếu phép đo từ trường có sai số rất nhỏ, thì các phép tính trực tiếp vẫn có sai số rất lớn (hình 3.5b) Như vậy không thể sử dụng tính trực tiếp các thành phần VTG vì luôn tồn tại sai số đo 2 Sử dụng thuật toán EKF hoặc UKF ta có thể hoàn toàn ước lượng không chỉ các thành phần VTG không được quan sát ω1x, ω1z mà còn cả chính bản thân các phép đo từ trường H1x, H1y, H1z Chất lượng của thuật toán UKF... 100 Thoi gian( s) a Sai số đánh giá H1x -2 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Thoi gian( s) d Sai số đánh giá ω1x -2 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Thoi gian( s) f Sai số đánh giá ω1z Hình 3.10 Sai số đánh giá các VTT và VTG khi sử dụng thuật toán MS-AUKF Mô phỏng theo phương pháp thực nghiệm Monte Carlo Đánh giá kết quả khảo sát: 1 Nếu đo từ trường không có sai số thì có thể tính trực tiếp các thành... TIN VẬN TỐC GÓC CỦA THIẾT BỊ BAY THEO TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT 4.1 Mô tả thực nghiệm Thí nghiệm tiến hành trên giá quay PTN giống như TBBKNL chuyển động trong chế độ bay bằng thực tế 4.2 Thiết kế và tổ chức phần cứng thực nghiệm Cảm biến đo từ trường ba trục loại HMC2003 và cảm biến VTG bổ sung loại LY510ALH được sử dụng để thiết kế mạch thử nghiệm, chọn ADC trên cơ sở Platform ElVIS-II của NI 19 Sơ đồ chức... lượng của bộ đo phụ thuộc điều kiện cảm biến VTG, bổ sung thông tin cho hệ thống, có chất lượng không cao Đề xuất này đã được thực tế hóa bằng những thuật toán lọc bias đầu ra cảm biến và chứng tỏ cải thiện được đáng kể độ chính xác đo 4 Từ kết quả phân tích, tổng hợp các thuật toán đo – xử lý thông tin từ trường ở chương 3; kết quả thực nghiệm và cấu trúc các kênh điều khiển ổn định ở chương 4, cho phép. .. đỏ là đo trước lọc; màu trắng là sau lọc) a) Kết quả đo ω1x b) Kết quả đo ω1y c) Kết quả đo ω1z -3 Hình 4.19 Kết quả đo các thành phần VTG (đơn vị đo 10 rad/s) 20 a) Kết quả đo H1x b) Kết quả đo H1y c) Kết quả đo H1z Hình 4.20 Kết quả đo VTT khi sử dụng bộ lọc UKF (đơn vị gauss) (đường màu đỏ là đo trước lọc; màu trắng là sau lọc) 4.3.2 Phần mềm và kết quả lọc theo thuật toán UKF a) Kết quả đo ω1x... đo ω1x b) Kết quả đo ω1y c) Kết quả đo ω1z Hình 4.21 Kết quả đo các thành phần VTG (đơn vị đo 10-2rad/s) a) Kết quả đo H1x b) Kết quả đo H1y c) Kết quả đo H1z Hình 4.22 Kết quả đo các thành phần VTT có lọc bias (đơn vị đo gauss) (đường màu đỏ là đo trước lọc; màu trắng là sau lọc) a) ω1x b) ω1y c) ω1z Hình 4.23 Kết quả lọc UKF các thành phần VTG (đơn vị đo độ/s) (đường màu đỏ là đo trước lọc; màu trắng... toán EKF nhưng không đáng kể (xem các hình 3.9) 3 Khi nhiễu đo tăng lên tại thời điểm t=50(s), thì sai số ước lượng của cả hai thuật toán EKF và UKF đều tăng rất lớn (hình 3.7a, d, f, hình 3.10a, d, f) 18 4 Sử dụng thuật toán UKF thích nghi (MS-AUKF) ta có thể giải quyết hầu hết nhược điểm của các thuật toán EKF và UKF trước sự thay đổi của nhiễu đo (hình 3.10a,d,f) Kết luận chương 3 Trên cơ sở các . xác định định hướng TBB theo VTT Trái đất nếu chỉ sử dụng từ trường như nguồn thông tin chính. 2.4. Khả năng sử dụng thông tin từ trường Trái đất trong điều khiển định hướng cho thiết bị bay. phần còn lại của hệ thống. 2. Việc đo vector từ trường không cho phép xác định định hướng của TBB một cách đơn trị. Nguyên nhân xuất phát từ bản chất hình học của phép đo, mà không thể khắc. cố định, và sai số tạp. 2.3. Những khó khăn khi sử dụng từ trường Trái đất để định hướng TBB Khó khăn do: ảnh hưởng từ trường của TBB; tính không đồng nhất trên bề mặt Trái đất; Không thể xác