Nghiên cứu phát triển hệ thống định vị vô tuyến trong nhà sử dụng anten điều khiển búp sóng tt

MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Thơng tin vị trí đối tượng đóng vai trò quan trọng hệ thống kể Luận án tập trung nghiên cứu xác định vị trí đối tượng môi trường nhà, định nghĩa mơi trường hẹp có nhiều ràng buộc, nhiều vật cản Các mơi trường điển ngơi nhà, tòa nhà, kho hàng, trung tâm thương mại, bảo tàng,…trong mơi trường đó, cơng nghệ định vị tồn cầu GPS khó thực sai số cao Trong hệ thống đó, hầu hết tất nhiệm vụ mà robot thực thường nhiệm vụ xuất phát từ câu hỏi như: Tôi đâu ? Tôi đâu ? Tôi làm để đến ? Như yêu cầu thơng tin vị trí robot cần thiết phải xác định, từ trả lời câu hỏi nói dẫn đường cho robot thực công việc giao Hệ thống định vị áp dụng nhiều lĩnh vực khác bật là: y tế, kinh doanh, giải trí lĩnh vực khác Từ nhu cầu lớn thị trường, hệ thống định vị nhà nghiên cứu phát triển với nhiều công nghệ, kỹ thuật phương pháp khác Tiêu biểu biết đến hệ định vị vô tuyến sử dụng anten điều khiển búp sóng (AĐKBS) mang lại độ xác cao cho hệ thống định vị vơ tuyến, bên cạnh làm giảm số lượng trạm, giảm độ phức tạp cho hệ thống định vị vơ tuyến nhà, từ giảm giá thành hệ thống Những vấn đề tồn hướng nghiên cứu luận án Việc xây dựng hệ thống định vị vơ tuyến gặp nhiều thách thức việc: giảm độ phức tạp, giảm số lượng trạm, tăng độ ổn định độ xác cho hệ thống Giải pháp nghiên cứu đề xuất mơ hình hệ thống định vị vơ tuyến nhà, dựa công nghệ không dây kể sử dụng AĐKBS dải tần dùng chung ISM từ 2,4 ÷ 2,5 GHz 5,17 ÷ 5,875 GHz theo nội dung sau: - Nghiên cứu lựa chọn mơ hình hệ thống định vị vô tuyến nhà phù hợp - Nghiên cứu thiết kế AĐKBS đạt búp sóng hẹp theo phương quét, cải thiện hiệu suất, hệ số tăng ích, băng thơng, đặc biệt dễ chế tạo dễ tích hợp vào hệ thống - Nghiên cứu phát triển AĐKBS phân cực tròn, cải thiện băng thơng, hiệu suất xạ, hệ số tăng ích chất lượng phân cực tròn giúp nâng cao hiệu AĐKBS cho hệ định vị vô tuyến nhà đối tượng thay đổi hướng liên tục Mục tiêu, đối tượng phạm vi nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu: Nghiên cứu AĐKBS mảng pha búp sóng hẹp, cấu trúc phẳng, xạ ngang định hướng, cải thiện: hệ số tăng ích, hiệu suất Nghiên cứu AĐKBS chuyển búp phân cực tròn, cấu trúc bán cầu, xạ định hướng theo nhiều vùng (secto), cải thiện: hệ số tăng ích, tính phân cực tròn, băng thông hiệu suất Mặt khác, AĐKBS đạt tiêu chí chung nâng cao: hệ số tăng ích, hiệu suất, mở rộng băng thông, dễ chế tạo ứng dụng cho hệ thống định vị vô tuyến nhà Nghiên cứu phát triển hệ định vị vơ tuyến nhà sử dụng AĐKBS giúp cấu hình hệ thống đơn giản cải thiện độ xác cho hệ thống Đối tượng nghiên cứu: Anten mạch in, AĐKBS Hệ thống định vị vô tuyến nhà sử dụng AĐKBS dựa tham số RSS AoA Phạm vi nghiên cứu: Hệ thống định vị môi trường hẹp, AĐKBS tương tự Dải tần số 2,45 GHz; 5GHz 5,8GHz Ý nghĩa khoa học đề tài Về lý luận: Đề xuất AĐKBS góp phần phát triển giải pháp định vị vô tuyến tăng chất lượng hệ thống định vị nhà Phát triển hai mơ hình định vị vơ tuyến nhà với sai số nhỏ nhờ sử dụng AĐKBS Về mặt thực tiễn: Các AĐKBS dễ dàng chế tạo nước, tương thích với dải tần thiết bị khơng dây phổ biến nay, khả thi tích hợp trạm hệ thống định vị đối tượng nhà, Những đóng góp luận án Những đóng góp khoa học luận án gồm: Đề xuất AĐKBS - AĐKBS mảng pha có búp sóng dải quạt hẹp bốn búp tần số 2,45GHz tám búp tần số 5GHz - AĐKBS mảng pha có búp sóng dải quạt rộng bốn búp tần số 2,45GHz - Đề xuất AĐKBS chuyển búp phân cực tròn tần số 5,8GHz Đề xuất hệ thống định vị: - Hệ thống định vị ba trạm dựa chuẩn IEEE 802.15.4, trạm tích hợp AĐKBS mảng pha có búp sóng dải quạt hẹp - Hệ thống định vị đơn trạm tích hợp AĐKBS mảng pha có búp sóng dải quạt rộng tích hợp AĐKBS chuyển búp phân cực tròn Cấu trúc nội dung luận án Luận án bao gồm chương, chương trình bày tổng quan hệ thống định vị vơ tuyến nhà sử dụng AĐKBS với chi tiết cấu hình kỹ thuật định vị Trong chương luận án, chi tiết thiết kế anten mạch in AĐKBS mảng pha búp sóng có dạng dải quạt hẹp phục vụ cho hệ thống định vị ba trạm ứng dụng cho không gian định vị rộng, trình bày Các phương pháp thiết kế sử dụng lại để thực thiết kế anten tần số quan tâm khác Tiếp theo, chương đề xuất AĐKBS búp sóng dải quạt rộng hệ thống định vị đơn trạm sử dụng hai AĐKBS mảng pha búp sóng dải quạt rộng Để nâng chất lượng cho hệ định vị, áp dụng cho đối tượng thay đổi hướng liên tục, luận án đề xuất AĐKBS chuyển búp phân cực tròn hệ thống định vị đơn trạm sử dụng AĐKBS chuyển búp phân cực tròn Phần cuối luận án kết luận hướng phát triển đề tài TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ VÔ TUYẾN TRONG NHÀ SỬ DỤNG ANTEN ĐIỀU KHIỂN BÚP SÓNG 1.1 Tổng quan hệ thống định vị vô tuyến nhà Hệ thống định vị vô tuyến sử dụng anten truyền thống Sau tìm hiểu tổng hợp hệ thống định vị vô tuyến sử dụng anten truyền thống (đẳng hướng, định hướng) giới, độ xác hệ thống định vị vô tuyến đạt đến độ xác cỡ ~1m Có nhiều giải pháp để nâng cao độ xác cho hệ thống như: tăng số trạm điều làm tăng giá thành hệ thống, cấu hình tính tốn phức tạp; cải thiện thuật tốn xác định vị trí, dùng thuật tốn lọc liệu với khối lượng tính tốn phức tạp cần áp dụng máy chủ có cấu hình cao; kết hợp sóng vơ tuyến với cảm biến khác để tăng thêm độ xác q trình xác định vị trí đối tượng di động Hoặc sử dụng cơng nghệ UWB cho độ xác đạt tới cm, nhiên vùng định vị hẹp đồng thời mạch thu phát công nghệ UWB giá thành cao hạn chế công nghệ Hệ thống định vị vơ tuyến sử dụng anten điều khiển búp sóng Cộng đồng nhà khoa học giới tập trung nghiên cứu phát triển, cải tiến AĐKBS nhằm nâng cao chất lượng cho hệ thống định vị nhà mười năm gần Các nhóm nghiên cứu bật như: trường đại học Nanyang Technological University (NTU) Singapore, trường Đại học KU Leuve Bỉ áp dụng anten điều khiển búp sóng dạng anten mảng tuyến tính dựa anten phần tử lưỡng cực Hệ thống đạt sai số nhỏ 0,57m vùng định vị 15m2, 0,85m vùng định vị 14m2 Tuy nhiên, giản đồ xạ anten điều khiển búp sóng có dạng xạ ngang theo hai hướng, gắn anten gần tường gây tượng phản xạ bị ảnh hưởng hiệu ứng đa đường nghiêm trọng Trong thực nghiệm Stijn Wielandt gắn thêm chắn từ hỗ trợ giúp loại bỏ tượng Các nghiên cứu khác áp dụng AĐKBS kiểu chuyển mạch cho hệ thống định vị vô tuyến, giản đồ xạ quay 360 theo phương ngang như: nhóm nghiên cứu trường đại học công nghệ Gdansk Balan đạt sai số 1,61m vùng định vị 20,25m2 ; nhóm S.Nagaraju Ấn độ nghiên cứu anten chuyển búp sử dụng phần tử anten định vị chiều đạt sai số 0,74m khoảng 10m hành lang hay nhóm nghiên cứu M.Passafiume trường đại học Florence Ý với anten chuyển búp dựa anten phân cực tròn đạt sai số 0,44m vùng định vị 25m2 Tuy nhiên đặc điểm chung AĐKBS cần phải đặt trung tâm vùng định vị hay phòng vùng phủ ngang với vùng đối tượng dịch chuyển, dẫn đến việc bố trí trạm gặp khó khăn Mặt khác, hệ số tăng ích chúng thấp dẫn đến vùng định vị hẹp Khắc phục nhược điểm loại anten điều khiển búp sóng này, nhà nghiên cứu anten chuyển búp hình bán cầu lắp đặt trần nhà, phủ 360 như: Hive5 nhóm nghiên cứu trường đại học Santiago Bồ Đào Nha đạt sai số 0,99m vùng 28m2 với cấu hình đơn trạm; nhóm S.Maddio đạt sai số tới 0,63m vùng định vị 9,88m2 với cấu hình bốn trạm Kết luận Từ tìm hiểu tổng quan hệ thống định vị tiêu biểu trình bày trên, nhận thấy xu nhà nghiên cứu tập trung phát triển AĐKBS cho hệ thống định vị vô tuyến nhà, giúp nâng cao chất lượng hệ thống định vị yếu tố: sai số, vùng định vị, số lượng trạm Dựa vào luận án tiến hành nghiên cứu, phát triển, đưa đề xuất, thiết kế AĐKBS áp dụng cho mơ hình hệ thống định vị vơ tuyến nhà giúp nâng cao chất lượng hệ định vị, góp phần triển khai hệ thống định vị vơ tuyến khả thi Việt Nam 1.2 Các cấu hình định vị Hệ định vị thường có cấu hình gồm hệ tự định vị hệ định vị từ xa, tùy vào ứng dụng, yêu cầu cụ thể mà hệ thống lắp đặt hoạt động với cấu hình khác 1.3 Sơ đồ khối chức hệ thống định vị Một hệ thống định vị sử dụng sóng vơ tuyến bao gồm phần tử phần cứng thuật toán ước lượng vị trí đối tượng Theo luồng xử lý thơng tin, hệ thống mơ tả dạng sơ đồ khối chức sau: Hình 1.4 Sơ đồ khối chức hệ thống định vị vô tuyến Đối tượng xét luận án gồm đối tượng tĩnh động, khối đo tham số gồm tham số như: RSS, AoA, ToA TDoA, anten phần tử quan trọng khối đo tham số vị trí Cấu trúc chung khối đo tham số vị trí gồm: Anten phần mạch cứng mơ tả hình 1.5, anten phần tử xạ nhận tín hiệu sóng vơ tuyến, tín hiệu sóng thu cung cấp tham số vị trí có liên quan đến việc định vị đối tượng Tùy theo công nghệ, kỹ thuật đặc điểm tín hiệu sóng điện từ mà anten sử dụng mang đặc tính khác Các tham số như: cấu trúc, dải tần, băng thông, dạng giản đồ xạ liên quan trực tiếp đến kỹ thuật công nghệ định vị Các tham số vị trí đưa vào lưu trữ xử lý tín hiệu dựa thuật tốn ước lượng giao khoảng cách, giao góc, dấu vân tay để ước lượng vị trí đối tượng Hình 1.5 Khối đo tham số vị trí 1.4 Các kỹ thuật định vị 1.4.1 Tham số vị trí Tham số cường độ tín hiệu nhận RSS (thường đo dBm) số cường độ tín hiệu nhận RSSI (là giá trị RSS quy đổi dựa công suất phát) hai tham số đặc trưng cho cường độ tín hiệu nhận q trình thu phát vơ tuyến Lợi dụng đặc điểm suy hao sóng vơ tuyến theo khoảng cách lan truyền sóng mơi trường xung quanh, nhà khoa học xác định khoảng cách d nguồn phát đến điểm thu dựa vào cường độ tín hiệu vơ tuyến thu Từ khoảng cách d sử dụng thuật toán để ước lượng vị trí đối tượng Tham số AoA tham số xác định hướng góc tới tín hiệu truyền đến, để tăng độ xác xác định hướng góc tới hệ cần tích hợp anten định hướng, anten mảng AĐKBS Ước lượng hướng góc tới trường hợp cổng nhận, tính tốn khơng q phức tạp mang lại hiệu cao ước lượng vị trí đối tượng cho tốn định vị Với định vị hai chiều cần hai trạm, để tăng độ xác cho tìm hướng góc tới, hệ thống cần trang bị loại anten có giản đồ xạ định hướng anten mảng điều hướng Búp sóng hẹp việc ước lượng hướng sóng tới xác giúp nâng cao chất lượng định vị 1.4.2 Phương pháp định vị Phương pháp định vị thường chia làm phương pháp chính: giao khoảng cách, giao góc dấu vân tay Trong đó, dấu vân tay phương pháp có độ xác cao nhất, nhiên phương pháp yêu cầu thu thập sở liệu (CSDL) Phương pháp giao khoảng cách giao góc dựa tham số khoảng cách góc để ước lượng vị trí, khơng cần CSDL từ trước Do thực hệ định vị thời gian thực, nhiên độ xác bị hạn chế Trong luận án, sử dụng phương pháp tiến hành thử nghiệm hệ thống định vị tích hợp AĐKBS 1.5 Anten anten điều khiển búp sóng hệ thống định vị vô tuyến 1.5.1 Anten anten mảng Anten thiết bị dùng để xạ sóng điện từ thu nhận sóng từ khơng gian bên ngồi Anten phận quan trọng khơng thể thiếu hệ thống vô tuyến điện nào, anten sử dụng với mục đích khác có đặc tính khác Anten mảng tạo gồm phần tử anten, chúng xếp thích hợp khơng gian để tạo giản đồ xạ với đặc tính mong muốn Các đặc tính mong muốn đạt yếu tố sau: - Biên độ pha nguồn tiếp điện cho phần tử - Giản đồ xạ phần tử - Khoảng cách d phần tử Mảng N phần tử giống xếp thành đường thẳng khoảng cách d biên độ an Nếu mảng gồm N phần tử theo Balanis hệ số mảng AF xác định công thức đây: j kd cos   j kd cos   j N 1 kd cos    AF =an 1  e  e    e   (1.1)   N AF =an e n=1 j  n-1 kdcosθ+  N j n-1 ψ  an e   ; với ψ   k  d cos     (1.2) n=1 N: số phần tử; θ: góc quay búp sóng chính; k = 2π/λ số sóng d: khoảng cách phần tử  : góc lệch pha phần tử mảng ψ: góc lệch pha phần tử xét mặt phẳng sóng Tổng quát: Trường tổng = [Trường phần tử] × [Hệ số mảng] Giản đồ xạ anten mảng quét búp sóng phụ thuộc vào: giản đồ xạ anten phần tử, số phần tử hệ số mảng Trong đó, hệ số mảng phụ thuộc vào trọng số biên, pha khoảng cách phần tử mảng, tham số định góc quay búp sóng chính, độ định hướng, hệ số tăng ích, búp sóng phụ độ rộng búp sóng 1.5.2 Anten điều khiển búp sóng hệ thống định vị vô tuyến Khái niệm chung: Anten điều khiển búp sóng anten mảng có khả quay búp sóng theo hướng khác khơng gian AĐKBS dùng phương pháp cơ, điện tử cơ-điện tử AĐKBS điện tử chia làm hai loại: AĐKBS kiểu tương tự AĐKBS số Trong luận án muốn quan tâm đề cập đến AĐKBS kiểu tương tự Có số phương pháp phân loại khác nhiên đại đa số AĐKBS tương tự chia làm hai nhóm: AĐKBS chuyển búp AĐKBS mảng pha AĐKBS mảng pha: AĐKBS bao gồm dịch pha giúp quay búp sóng theo hướng mong muốn, chúng có phần cứng phức tạp Việc điều chỉnh pha nguồn kích thích cho phần tử anten mảng điều chỉnh búp sóng đến hướng mong muốn AĐKBS chuyển búp: AĐKBS gồm nhiều anten phần tử gắn với phần tử chuyển mạch chia nguồn/bộ phối hợp Hướng xạ AĐKBS hướng xạ anten phần tử tích cực, anten phần tử khác khơng tham gia vào q trình xạ Nội dung luận án nhằm cải thiện AĐKBS mảng pha về: cấu trúc phẳng dễ tích hợp, búp sóng hẹp theo phương quét, hệ số tăng ích hiệu suất Cải thiện hiệu suất, tính phân cực tròn, băng thơng rộng tiêu chí AĐKBS chuyển búp phân cực tròn Các đề xuất AĐKBS cho hệ thống định vị vô tuyến nhà nhằm nâng cao chất lượng hệ thống 1.3 Kết luận chương Chương luận án tìm hiểu tổng quan hệ thống định vị vơ tuyến nói chung hệ định vị vơ tuyến sử dụng AĐKBS nói riêng giới Nhằm đưa giải pháp cho hệ thống định vị vơ tuyến sử dụng AĐKBS thích hợp, AĐKBS có tác động trực tiếp đến: độ xác, tính khả dụng, số lượng trạm, tính linh động, vùng khơng gian định vị, cách bố trí trạm, công nghệ định vị, thời gian định vị giá thành hệ thống Trình bày cấu hình sơ đồ khối chung hệ thống định vị dựa sóng vơ tuyến Trình bày tham số định vị RSS, RSSI AoA phương pháp định vị, thuật toán định vị, tạo tiền đề sở cho chương Trong chương trình bày tham số anten, kỹ thuật mảng tổng quan anten điều khiển búp sóng điện tử kiểu tương tự làm sở để đưa giải pháp phát triển thiết kế anten điều khiển búp sóng cho hệ thống định vị nhà dựa sóng vơ tuyến chương sau HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ VÔ TUYẾN BA TRẠM TRONG NHÀ 2.1 Giới thiệu chương Chương chương này, luận án đề xuất cấu hình ba trạm tích hợp AĐKBS mảng pha búp sóng dải quạt hẹp AĐKBS mảng pha dải quạt hẹp đề xuất với đặc điểm búp sóng hẹp theo phương xoy độ mở búp theo phương yoz hạn chế mức ~90 để tránh phản xạ đất tần số 2,45GHz 5GHz 2.2 Giải pháp anten điều khiển búp sóng mảng pha dải quạt hẹp 2.2.1 Giải pháp thiết kế anten phần tử lưỡng cực mạch in Anten lưỡng cực mạch in đẳng hướng (LC-ĐaH) Anten phần tử LC-ĐaH đề xuất có cấu trúc sơ đồ tương đương balun mơ tả hình 2.3 Các tham số thiết kế trình bày chi tiết bảng 2.1 Các kết mô đo tham số S11 giản đồ xạ thể hình 2.4 Hình ảnh anten chế tạo hình 2.5 dựa chất RO4003C Hình 2.3: Cấu trúc anten LC-ĐaH sơ đồ tương đương balun Bảng 2.1: Các tham số kích thước anten LC-ĐaH Cánh xạ (mm) Balun (mm) Lb Wb Wsg Lf1 Lf2 Ws L W g 21.56 4.01 1.5 23 4.01 9.5 23 4.01 Hình 2.4: Hệ số S11 mơ phỏng, đo giản đồ xạ anten LC-ĐaH a) Mặt b) Mặt Hình 2.5: Hình ảnh anten LC-ĐaH chế tạo Anten lưỡng cực mạch in định hướng (LC-ĐiH) Khi thêm chấn tử phản xạ, chiều dài chấn tử phản xạ 0,57g, khoảng cách chấn tử phản xạ cánh xạ 0,25g, giản đồ xạ định hướng Anten thiết kế chế tạo hình 2.6 với tham số bảng 2.2 Kết mô phỏng, đo thể hình 2.7, từ cho thấy búp sóng hình dải quạt hẹp theo phương xoy rộng theo phương lại (yoz) Đây đặc điểm lợi anten LC-ĐiH để phát triển AĐKBS mảng pha dải quạt nói tới mục sau Hình 2.6: Cấu trúc anten LC-ĐiH hình ảnh chế tạo Bảng 2.2: Các tham số kích thước anten LC-ĐiH Cánh xạ (mm) Balun (mm) Chấn tử phản xạ(mm) L W g Lb Wb Wsg Lf1 Lf2 Wf Lg Wg 23,5 4,2 1,5 18 4,2 4,2 22 16 20 10 Hình 2.7: Hệ số S11 mơ phỏng, đo giản đồ xạ anten LC-ĐiH Anten lưỡng cực mạch in sử dụng chấn tử dẫn xạ (LC-DâX) Với cánh xạ chủ động đảm bảo tính chất nửa bước sóng, đồng thời giảm kích thước theo chiều ngang anten, cánh xạ thiết kế uốn cong Bên cạnh giúp tăng độ định hướng theo phương trực giao với cánh xạ Để tăng thêm độ định hướng, chấn tử dẫn xạ thêm vào phía trước song song với cánh xạ hình 2.8 tạo thành anten lưỡng cực mạch in dẫn xạ (LCDâX) Anten LC-DâX tối ưu với tham số bảng 2.3; bảng 2.4; bảng 2.5 tần số 2,45GHz 5GHz Kết mô đo hệ số S11 giản đồ xạ anten thể hình 2.9; hình 2.10 hình 2.11 Hình 2.8: Hình ảnh nguyên lý chế tạo anten LC- DâX Hệ số tăng ích bị đánh đổi kích thước anten, với LC- DâX có hai chấn tử dẫn xạ nhận tăng ích 7,37 dBi 2,45GHz 7,64 dBi 5GHz Bảng 2.3: Các tham số anten LC- DâX 2,45GHz đơn vị mm Cánh xạ Tham số Giá trị Larm 23,3 Warm 4,2 Ls 23 g 0,7 hsub 0,8 Lsub 74 Wsub 57,1 Balun Tham số Giá trị Wbalun 2,1 La 20 Lb 15,1 Wfeed 4,2 Lgnd Wgnd 24 Thành phần định hướng Tham số Giá trị Ldirec 30 Wdirec 4,2 y1 14 (0,15g) y2 14 (0,15g) Hình 2.9: Hệ số S11 giản đồ xạ anten LC- DâX dải tần 2,45GHz Bảng 2.4: Các tham số anten LC- DâX 5GHz đơn vị mm Cánh xạ Tham số Giá trị Larm 11,4 Warm 2,1 Ls 11,5 g 0,7 hsub 0,8 Lsub Wsub 37 29 Balun Tham số Giá trị Wbalun 2,1 La 10,1 Lb Wfeed 2,1 Lgnd 3,5 Wgnd 12 Thành phần định hướng Tham số Giá trị Ldirec 15 Wdirec 2,1 y1 (0,15g) y2 (0,15g) Bảng 2.5: Băng thông hệ số tăng ích anten LC-DâX thay đổi số lượng chấn tử dẫn xạ (n) tần số trung tâm 5GHz n BW [MHz] Tăng ích [dBi] n BW [MHz] Tăng ích [dBi] 770 592 500 6,03 7,00 7,64 450 820 580 8,18 8,43 8,77 Hình 2.10: Cấu trúc anten LC-DâX nhiều chấn tử dẫn xạ hệ số S11 anten lưỡng cực dải tần 5GHz 10 Hình 2.11: Giản đồ xạ anten LC-ĐaH, LC-ĐiH, LC-DâX gồm 2, chấn tử dẫn xạ dải tần 5GHz 2.2.2 Thiết kế dịch pha vi dải sử dụng ma trận Butler Ma trận dịch pha Butler Ma trận Butler N×N bao gồm N đầu vào N đầu với N = 2l (l =1, 2, 3…), với đầu vào ứng với độ lệch pha đầu tương ứng theo công thức:    2l  180 N Góc quay búp sóng xác định bởi:      arccos   ; k = 2π/  kd  (2.8) (2.9) Mạch dịch pha sử dụng ma trận Butler 4×4 tần số 2,45GHz Hình 2.13: AĐKBS mảng pha sử dụng ma trận Butler với N = Bộ chia đôi nguồn vuông pha QPD: Bộ QPD hay gọi hỗn hợp có chức chia đơi nguồn tín hiệu đầu lệch pha góc 90 (hybrid 90- 3dB) thực chức chia đôi công suất đầu vào pha tín hiệu đầu lệch 90 Các tham số chiều dài trở kháng thiết kế hình 2.14.a 11 Hình 2.14: Cấu trúc QPD cầu nối chéo Kết mô tham số mạch QPD tần số trung tâm 2,45 GHz thể hình 2.15.a, nhận thấy tham số S11, S22 nhỏ tham số S31, S41 lớn phản ánh đường truyền hiệu suất cao từ cổng 1, cổng 3, Kết tham số S12 hay S21 phản ánh cách ly cổng vào, kết độ lệch pha hai đầu QPD 90,2 Hình 2.15: Các tham số S độ lệch pha cổng QPD Cầu nối chéo (Cossover): Hình 2.14.b cấu trúc cầu nối chéo, đặc điểm cầu truyền tín hiệu theo đường chéo: tín hiệu từ cổng truyền sang cổng 4, tín hiệu từ cổng truyền sang cổng Cầu nối chéo có đặc điểm độ lệch pha vào 0 Hình 2.15.b thể tham số S pha cầu nối chéo Bộ dịch pha cố định 450 Hình 2.16 dịch pha dạng đơn giản nhất, dịch pha sử dụng đường truyền vi dải kết mô độ lệch pha thiết kế 45 º 12 Hình 2.16: Cấu trúc dịch pha 45º kết mô đường vi dải Cấu trúc ma trận dịch pha Butler 4×4 gồm phần tử việc phối hợp trở kháng thực hình 2.17.a Các hệ số phản xạ đầu vào tiếp điện thể hình 2.17.b Từ kết cho thấy dịch pha có băng thơng rộng BW=500MHz, phối hợp trở kháng tốt dải 2,2 ÷ 2,7GHz Sau mô phỏng, tham số S dịch pha đầu ~ ±45° ±135°, hệ số truyền qua từ cổng vào tới cổng xấp xỉ -6 dB Hình 2.17: Cấu trúc ma trận Butler 4×4 thiết kế tham số S mô 2.2.3 Kết AĐKBS mảng pha búp sóng dải quạt hẹp AĐKBS sử dụng LC-DâX tần số trung tâm 2,45GHz Để thu hẹp búp sóng theo phương thẳng đứng (góc mở dải quạt hẹp), giúp giảm ảnh hưởng đất, anten phần tử sử dụng loại lưỡng cực dẫn xạ gọi AĐKBS Hình ảnh đo AĐKBS Mặt Mặt Hình 2.19: Hình ảnh AĐKBS mảng pha chế tạo đo kiểm 13 Hình 2.20: Kết mơ đo tham số S AĐKBS đề xuất Hình 2.21: Kết mô đo giản đồ xạ AĐKBS Nhận xét : - Ưu điểm bật độ rộng búp sóng phương xoy hẹp từ 21,5º ÷ 24,5º - Độ tăng ích 9,13 dBi ÷ 9,8 dBi - Góc quay -36º, -12º, +12º, +37º - Độ rộng búp sóng theo phương yoz: 60º ÷100º - Hiệu suất xạ lớn 80 %; Băng thông rộng 400MHz (16,3 %) - Kích thước lớn 220mm×260mm AĐKBS sử dụng LC-DâX dải tần 5GHz Dưới hình ảnh AĐKBS chế tạo đo dựa mạch dịch pha Butler 8x8: Mặt Mặt Hình ảnh đo AĐKBS Hình 2.28: AĐKBS mảng pha sử dụng ma trận Butler 8×8 14 Kết đo tham số S AĐKBS mô tả hình 2.29 cho thấy AĐKBS đạt băng thơng rộng 13,2% với tần số trung tâm 5GHz Kết đo giản đồ xạ AĐKBS thể hình 2.30 với độ rộng búp sóng theo phương xoy xấp xỉ 12, tám búp anten ứng với góc quét -52, -37, -20, -8, +9, +25, +40 +56 Hệ số tăng ích lớn AĐKBS ứng với búp đạt: 7,8 ÷ 11dBi So sánh với cơng trình nghiên cứu khác giới, trội AĐKBS đề xuất có búp sóng hình dải quạt hẹp theo phương xoy ~12, theo chiều yoz độ rộng búp sóng đạt 50÷120 Trong hệ số tăng ích kích thước AĐKBS đảm bảo Hình 2.29: Kết đo hệ số S AĐKBS đề xuất Hình 2.30: Kết đo giản đồ xạ AĐKBS 2.3 Thực nghiệm hệ thống định vị ba trạm sử dụng anten điều khiển búp sóng dải quạt hẹp 2.3.1 Cấu hình hệ thống Hệ thống dựa chuẩn IEEE 802.15.4 gồm ba Nút cố định (trạm thu) có nhiệm vụ thu tín hiệu vơ tuyến phát từ Nút di động Tín hiệu thu RSSIi Nút chủ thu thập gửi máy tính trung tâm để xử lý tính tốn vị trí Nút di động 15 Để đánh giá mức độ hiệu việc tích hợp anten điều hướng hệ thống, luận án triển khai với hai kịch với Nút cố định sử dụng anten đẳng hướng AĐKBS thể bảng 2.10 Hình 2.31 Hệ định vị ba trạm sử dụng mạng cảm biến không dây Bảng 2.10: Các kịch hệ thống định vị dựa chuẩn IEEE 802.15.4 Thành phần Thành phần TT Mô tả hoạt động Nút di động Nút cố định -C-MSP430 -C-MSP430 Kịch -MRF24J40MA -Anten đẳng hướng -MRF24J40MA -Anten đẳng hướng -C-MSP430 -C-MSP430 Kịch -MRF24J40MA -Anten đẳng hướng -MRF24J40MA -Anten điều khiển búp sóng 2.3.2 Thử nghiệm phương pháp định vị Phương pháp giao khoảng cách Tìm khoảng cách d tính được, ứng với khoảng cách vẽ nên đường tròn có phương trình đây: d  d0  10   P   d -Pd0 -X   /10n  (2.13) Trong kịch 1, áp dụng thuật tốn bình phương tối thiểu (LS) Trong kịch 2, áp dụng thuật toán LS lặp tham lam (BGI) Thực cho 81 điểm tĩnh lưới Phương pháp giao góc: Luận án sử dụng hai thuật toán RSSI lớn MUSIC để ước lượng hướng sóng tới từ tìm giao hướng sóng tới, ước lượng vị trí đối tượng Thực cho 81 điểm tĩnh lưới 16 Phương pháp dấu vân tay: Đo tham số 81 điểm lưới tạo CSDL từ ước lượng 10 điểm thử dựa thuật toán K điểm lân cận có trọng số (WKNN) 2.3.3 Kết luận đánh giá hệ thống Luận án đưa phương pháp thử nghiệm với thuật toán khác nhau: - Phương pháp giao khoảng cách: Bình phương tối thiểu (LS), BGI - Phương pháp giao góc: RSSImax MUSIC - Phương pháp dấu vân tay dựa WKNN Kết thử nghiệm bảng 2.6, so sánh với công bố có liên quan có phần trội độ xác Bảng 2.11: Sai số định vị phương pháp thuật toán khác nhau;đơn vị m Thuật Phương pháp Sai số trung bình Sai số nhỏ Sai số lớn toán 1,67 0,0543 3,36 Giao khoảng LS cách BGI 1,64 0,245 3,36 RSSImax 1,07 0.04 3,46 Giao góc MUSIC 2,57 0.20 11,2 Dấu vân tay WKNN 0,75 0,11 1,9 2.4 Kết luận chương Trong chương này, luận án trình bày đề xuất anten phần tử lưỡng cực với đặc điểm giản đồ xạ điều chỉnh dựa vào cấu trúc chúng: LCĐaH, LC-ĐiH LC-DâX từ làm sở thiết kế AĐKBS mảng pha có búp sóng hình dải quạt hẹp tần số 2,45GHz GHz ứng dụng cho Wi-Fi hệ Dựa AĐKBS đề xuất, luận án tiến hành thử nghiệm hệ định vị ba trạm dựa chuẩn IEEE 802.15.4 Luận án sử dụng phương pháp thuật toán định vị khác để kiểm chứng hệ thống, mang lại kết có nhiều triển vọng: sai số định vị khơng cần giai đoạn ngoại tuyến 1,07m; sai số phương pháp dấu vân tay 0,75m diện tích vùng định vị 32 m2 Với hệ thống ba trạm đề xuất, vào hệ số tăng ích AĐKBS, vào RSSI khảo sát môi trường nhà, nhiễu, phương trình truyền sóng dự trù đối tượng sử dụng anten mạch in tích hợp với hệ số tăng ích thấp vùng định vị tối đa lên tới 173m2 ứng với công suất phát 18dBm HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ VÔ TUYẾN TRONG NHÀ ĐƠN TRẠM SỬ DỤNG ANTEN ĐIỀU KHIỂN BÚP SÓNG 3.1 Giới thiệu chương Trong chương này, luận án thực song song hai xu hướng sử dụng AĐKBS mảng pha chuyển búp ứng dụng cho hệ thống định vị vô tuyến nhà 3.2 Giải pháp anten điều khiển búp sóng mảng pha dải quạt rộng Thiết kế AĐKBS dải tần 2,45GHz hỗ trợ cho chuẩn IEEE 802.11 Anten phần tử LC-ĐaH cho mảng AĐKBS mảng pha Sử dụng dịch pha Butler 4×4 17 ghép với phần tử LC-ĐaH tạo AĐKBS có cấu trúc phẳng, mang lại hiệu suất cao Theo nguyên lý tương tự trình bày dịch pha, mảng anten, AĐKBS mảng pha Hình 3.2 AĐKBS pha thiết kế chế tạo chất RO4003C bề dày chất 0,8mm, bề dầy lớp đồng 0,017mm, khoảng cách d=0,57 anten phần tử mảng a) Mặt b) Mặt c) Đo tham số S AĐKBS Hình 3.2: Hình ảnh anten điều hướng mảng pha búp sóng dải quạt rộng Kết đo hệ số phản xạ AĐKBS ứng với trường hợp cổng tiếp điện thể hình 3.3.a, từ kết nhận thấy kết đo mơ tương đồng, dải tần hoạt động 2,3 GHz ÷ 2,7 GHz b) a) Hình 3.3: Kết mơ đo AĐKBS đề xuất Hình 3.4: Kết đo mô giản đồ xạ AĐKBS Hình 3.3.b kết thể hệ số tăng ích, hệ số định hướng hiệu suất xạ tổng anten điều hướng dải tần hoạt động anten Trong đó, hệ số tăng ích đạt từ 7,17 ÷ 8,64 dBi tồn dải tần Khi chọn cổng đầu vào 18 nhận búp sóng có hướng xác định hình 3.4 Các búp sóng có vị trí ± 12, 37 -36 Độ rộng búp sóng theo phương yoz rộng từ 200 đến 240, anten điều khiển búp sóng phủ vùng rộng theo phương yoz 3.3 Giải pháp thiết kế anten điều khiển búp sóng chuyển búp phân cực tròn 3.3.1 Anten phân cực tròn sử dụng kỹ thuật quay Anten phân cực tròn đề xuất có tên TDAA chế tạo dựa nguyên lý quay vật lý pha phần tử mảng, chúng xếp thành vòng tròn lệch 90 góc vật lý pha TDAA chế tạo chất RO4003C thể hình 3.11 Kết mơ tả hình 3.11 cho thấy hệ số phản xạ có tương đồng kết đo mô Anten hoạt động dải tần rộng từ 4,6 đến 6,7 GHz (36,2% dải tần số đạt 3dB AR 1,3 GHz (từ 5,4 đến 6,7 GHz (22,4%)) Hình 3.11: Hình ảnh anten TDAA chế tạo hệ số S11 TDAA Tỷ số phân cực AR, hệ số tăng ích, độ định hướng hiệu suất TDAA mơ tả hình 3.12 Hệ số tăng ích anten thay đổi từ 7,6 dBi tới 9,8 dBi dải tần số 4,3÷7,1 GHz Kết đo mô đồ thị xạ tần số 5,8 GHz theo mặt phẳng xoz yoz trình bày hình 3.13 a) Tỷ số AR b) Tăng ích, độ định hướng, hiệu suất TDAA Hình 3.12: So sánh kết đo mơ anten TDAA 19 a) Giản đồ xạ mặt phẳng xoz b) Giản đồ xạ mặt phẳng yoz Hình 3.1: Kết mơ đo giản đồ xạ TDAA 5,8 GHz 3.3.2 Thiết kế anten điều khiển búp sóng chuyển búp phân cực tròn AĐKBS ghép từ bảy anten phần tử phân cực tròn hoạt động nguyên lý chung AĐKBS chuyển búp sóng hình 3.15 Với lắp ghép thiết kế thành hình bán cầu, AĐKBS phủ vùng rộng nhà Các hệ số phản xạ bảy anten phần tử tương hỗ chúng đo thể hình 3.16 Hệ số tương hỗ giữ anten phần tử nhỏ -42 dB tần số 5,8GHz Hình 3.15: Nguyên lý hoạt động hình Hình 3.16: Hệ số phản xạ bảy ảnh AĐKBS chuyển búp phân cực tròn anten TDAA hệ số tương hỗ 3.4 Thực nghiệm hệ thống định vị đơn trạm tích hợp anten điều khiển búp sóng mảng pha dải quạt rộng 3.4.1 Cấu hình hệ thống đơn trạm Địa điểm triển khai thực nghiệm phòng 413 nhà C1 trường đại học Bách Khoa Hà Nội rộng 6×6,5×3,5 m3, với tường vơi, cột trần bê tông, sàn ghạch men, lưới khảo sát vùng 5×5m2 hình 3.17 3.4.2 Thử nghiệm phương pháp định vị Phương pháp dấu vân tay: Thuật tốn K điểm hàng xóm gần có trọng số (WKNN) sử dụng để tính tốn vị trí đối tượng trường hợp Phương pháp ước lượng hướng sóng tới dựa thuật tốn MUSIC 20 Hình 3.17: Hệ thống định vị đơn trạm sử dụng chuẩn IEEE 802.11 3.4.3 Kết luận đánh giá hệ thống Bảng 3.5: Kết định vị hai phương pháp AoA dấu vân tay Điểm thử Ước lượng AoA Dấu vân tay Tọa độ thực Tọa độ ước lượng Sai số Tọa độ ước lượng Sai số (xr, yr) (m) (m) (𝑥̂, 𝑦̂) (𝑥̂, 𝑦̂) (-1,25 ; -1,25) (-1.273 ; -0.69) 0,560 (-1,410 ; -0,28) 0,983 (-0,75 ; -0,75) (-0.860 ; 0.368) 1,123 (-0,536 ; -0,81) 0,222 (-0,25 ; -0,25) (-0.021 ; 0.104) 0,422 (-0,512 ; 0,56) 0,851 (0,25 ; 0,25) (0.917 ; -0.105) 0,756 (0,525 ; 0,52) 0,385 (0,75 ; 0,75) (0.800 ; -0.21) 0,961 (0,526; 0,6) 0,270 (1,25 ; 1,25) (1.335 ; -0.52) 1,772 (0,801 ; 1,4) 0,473 (1,25 ; 0,75) (1.273; -0.105) 0,855 (0,879; 0,51) 0,442 (1,25 ; 0,25) (0,1; 0,052) 1,167 (0,919 ;-0,23) 0,583 Sai số trung bình 0,952 0,526 Trong bảng 3.5 trình bày kết xác định vị trí tám điểm theo hai phương pháp đề cập Với phương pháp sử dụng DoA định vị hai chiều, sai số định vị trung bình 0,952m Phương pháp dấu vân tay sai số trung bình 0,562m Trong mục này, luận án đề xuất AĐKBS mảng pha búp sóng dải quạt rộng Từ tiến hành thực nghiệm hệ thống định vị đơn trạm mang lại kết khả quan trình bày có so sánh với công bố khác giới Tuy nhiên, phương pháp AoA nhận thấy sai lệch vị trí đối tượng theo trục ngang vùng định vị 0,2685 trục dọc vùng định vị 0,7525 có chênh lệch đáng kể Như vậy, đối tượng thay đổi hướng hay thay đổi trạng thái có khả gây sai số lớn Đó lý anten phần cực tròn sử dụng để cải thiện vấn đề 21 3.5 Thực nghiệm hệ thống đơn trạm tích hợp anten điều khiển búp sóng chuyển búp phân cực tròn 3.5.1 Cấu hình hệ thống Trình bày hệ thống định vị đơn trạm sử dụng AĐKBS chuyển búp phân cực tròn Kịch định vị nhà xây dựng phòng C1-413 Đại học Bách Khoa Hà Nội có kích thước 6×6,5×3,5 m3 hình 3.23 Hệ thống thu thập giá trị tham số RSS lưới 14×13 (các hàng đánh thứ tự từ A tới P, cột từ tới 13) với 30 mẫu cho bảy búp AĐKBS, đối tượng đặt cách mặt sàn 1,2m Hình 3.23: Hệ định vị triển khai C1-413 ĐH BKHN lưới điểm chuẩn Kịch 1: Khi đối tượng tích hợp anten khác Khảo sát trường hợp khác anten tích hợp đối tượng: anten phân cực tròn TDAA, anten đẳng hướng LC-ĐaH đặt ngang (LC-ĐaH-N) anten đẳng hướng LC-ĐaH đặt dọc (LC-ĐaH-D) Kịch 2: Khi thay đổi công suất phát trạm Trong mục khảo sát việc thay đổi công suất phát trạm mức công suất: 10dBm, 5dBm, 0dBm, -5dBm, -10dBm nhằm khảo sát ảnh hưởng công suất phát đến: tượng đa đường, tối ưu lượng sử dụng, độ xác hệ định vị Kết thu được, công suất phát 0dBm mật độ lượng bảy búp phân định rõ nét, khơng xuất vùng chết tồn miền khảo sát 3.5.2 Phương pháp định vị dấu vân tay Trong mục này, luận án tiếp cận phương pháp tất định, xác suất thống kê nhận dạng mẫu dựa mạng nơ-ron (ANN) phương pháp dấu vân tay Trong phương pháp tiền định sử dụng thuật toán WKNN, phương pháp xác suất thống kê sử dụng công thức Bayes, sử dụng thuật toán Levenberg-Marquardt Back-Propagation (LM-BP) cho mạng nơ-ron Kịch 1: Khảo sát trạng thái khác đối tượng Bảng 3.8: Sai số trung bình trường hợp Kịch 1.(đơn vị: mm) Hướng tiếp cận Tất định Số điểm gần K Thuật toán WKNN Sai số nhỏ MSoS /K Gama5 Đối tượng tích hợp anten TDAA LC-ĐaH-N LC-ĐaH-D 0,79/ K=35 0,72/ K=50 0,79/ K=35 1,16/K=5 1,18/ K =9 1,16/ K =9 0,72/ K =22 0,69/ K =19 0,72/ K =22 22 Thống kê Sai số nhỏ /K WKNN MSoS 1,14/ K=6 1,2/ K=6 1,64/ K=6 1,79/ K=4 0,86/ K=3 0,9/ K=1 Kịch 2: Khảo sát công suất phát trạm Bảng 3.12: Sai số trung bình trường hợp Kịch 2.(đơn vị: mm) Hướng Số điểm Thuật tiếp cận gần K toán WKNN Tất Sai số nhỏ MSoS /K định Gama5 Thống Sai số nhỏ WKNN /K MSoS kê Trường hợp ANN Trường hợp 10 dBm 0,45/K=19 0,46/K=19 0,44/K=19 0,68/K=5 0,75/K=1 Sai số HL Sai số thử Sai số HL Sai số thử Công suất phát dBm dBm -5 dBm -10 dBm 0,79/K=35 0,38/K=12 0,444/K=16 0,484/K=25 0,72/K=50 0,35/K=12 0,435/K=23 0,514/K=25 0,79/K=35 0,37/K=12 0,438/K=16 0,501/K=25 1,14/ K=6 0,58/K=3 0,66/ K=5 0,61/K=3 1,2/ K=6 0,59/K=3 0,69/K=3 0,64/K=3 0,779 Huấn luyện 182 điểm, 25 điểm thử 0,733 0,788 Huấn luyện 91điểm, 91 điểm thử 0,862 Sai số HL: Sai số huấn luyện Kết luận đánh giá hệ thống Hệ thống đáp ứng với trường hợp đối tượng tích hợp loại anten khác đối tượng thay đổi hướng Trường hợp công suất phát 0dBm có sai số nhỏ nhất: - Phương pháp tất định đạt sai số trung bình 0,35m - Phương pháp xác suất thống kê dựa công thức Bayes đạt sai số trung bình 0,58m - Sử dụng nhận dạng mẫu dựa ANN, sai số trung bình đạt 0,733m 3.6 Kết luận chương Trong chương này, luận án đề xuất AĐKBS mảng pha búp sóng dải quạt rộng AĐKBS chuyển búp phân cực tròn Luận án thực nghiệm hệ thống định vị vô tuyến đơn trạm nhà sử dụng AĐKBS đề xuất: - Hệ thống đơn trạm sử dụng AĐKBS mảng pha búp sóng dải quạt rộng vùng định vị 5×5m2, kết trình bày chi tiết bảng 3.5, sai số định vị trung bình 0,952m (phương pháp ước lượng AoA) 0,526 m (phương pháp dấu vân tay) Đã thực so sánh, đánh giá hệ thống đề xuất với cơng bố có liên quan giới Hệ thống định vị đề xuất dành cho ứng dụng vùng định vị giới hạn 7×7m2 - Hệ thống đơn trạm sử dụng AĐKBS chuyển búp phân cực tròn, kết tổng kết chi tiết bảng 3.8 bảng 3.12 Hệ thống mang lại kết định vị với sai số nhỏ 0,35m (WKNN), 0,58m (Bayes) 0,733m (ANN) vùng định vị 5,6×5,2m2 Bên cạnh luận án khảo sát ảnh hưởng cơng suất phát đến độ xác hệ thống Trong phương pháp định vị dựa K điểm lân cận, luận án khảo sát chi tiết đến trường hợp tham số K Hệ thống so sánh, đánh giá với công bố giới nhận thấy hệ thống có mặt trội độ xác Hệ thống đề xuất mở rộng vùng khơng gian định vị cách tăng công suất phát cho trạm 23 KẾT LUẬN CHUNG CỦA LUẬN ÁN Trong luận án này, sở khoa học phát triển hệ thống định vị vô tuyến nhà AĐKBS trình bày Trước tiên dựa vào đặc điểm hệ thống định vị nhà yêu cầu; từ đề xuất AĐKBS tương ứng giúp cải thiện chất lượng hệ thống định vị đề xuất; Các AĐKBS mảng pha đề xuất đơn giản hiệu quả, đáp ứng tiêu chí đặt ứng dụng cho hệ thống định vị nhà Mặc dù số phần tử mảng không nhiều bốn tám phần tử búp sóng nhỏ bật so với công bố khác giới, khác biệt từ việc đề xuất anten phần tử mảng Ngoài AĐKBS chuyển búp phân cực tròn đề xuất gồm nhiều đặc điểm trội băng thơng, hệ số tăng ích, hiệu suất đặc biệt chất lượng phân cực tròn (phân cực tròn dải tần rộng, góc phân cực tròn rộng) Các hệ thống định vị ba trạm đơn trạm thử nghiệm tích hợp AĐKBS hệ thống Các phương pháp thuật toán định vị tiêu biểu áp dụng thực nghiệm hệ thống Cuối nhận kết định vị so sánh với nhiều hệ thống công bố giới Những đóng góp luận án: Đề xuất anten điều khiển búp sóng Các AĐKBS mảng pha búp sóng hình dải quạt với tham số cải thiện như: hệ số tăng ích, hiệu suất, độ rộng búp sóng hẹp theo phương quét, cấu trúc phẳng, dễ chế tạo tích hợp thiết bị vơ tuyến, ngồi ra: + AĐKBS mảng pha dải quạt hẹp tần số 2,45GHz, 5GHz với góc mở dải quạt 60 đến 100 + AĐKBS mảng pha dải quạt rộng tần số 2,45GHz với góc mở dải quạt ~200 Đề xuất AĐKBS chuyển búp phân cực tròn tần số 5,8 GHz, có đặc điểm cải thiện hệ số tăng ích hiệu suất, thêm vào băng thơng siêu rộng, chất lượng phân cực tròn tốt, phủ vùng 360 Đề xuất hệ thống định vị Hệ thống định vị ba trạm dựa chuẩn IEEE 802.15.4, trạm tích hợp AĐKBS mảng pha có búp sóng dải quạt hẹp vùng định vị 32m2 Sai số trung bình hệ thống: 0,75m (WKNN); 1,64m (giao khoảng cách); 1,07m (giao gócRSSImax) Hệ thống định vị đơn trạm tích hợp hai AĐKBS mảng pha có búp sóng dải quạt rộng, vùng định vị 25m2 Sai số trung bình hệ thống: 0,526m (WKNN); 0,952m (AoA-MUSIC) Hệ thống định vị đơn trạm tích hợp AĐKBS chuyển búp phân cực tròn, vùng định vị 29m2, sử dụng phương pháp dấu vân tay Sai số trung bình hệ thống trạm phát 0dBm, đối tượng tích hợp TDAA: 0,35m (WKNN); 0,58m (Bayes) HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN ÁN Nghiên cứu phát triển thêm hệ thống định vị dựa công nghệ UWB sử dụng AĐKBS chuyển búp phân cực tròn Khảo sát đối tượng di chuyển với tốc độ nhanh, áp dụng thêm thuật toán lọc đại 24 ... SÓNG 1.1 Tổng quan hệ thống định vị vô tuyến nhà Hệ thống định vị vô tuyến sử dụng anten truyền thống Sau tìm hiểu tổng hợp hệ thống định vị vô tuyến sử dụng anten truyền thống (đẳng hướng, định. . .Nghiên cứu phát triển hệ định vị vô tuyến nhà sử dụng AĐKBS giúp cấu hình hệ thống đơn giản cải thiện độ xác cho hệ thống Đối tượng nghiên cứu: Anten mạch in, AĐKBS Hệ thống định vị vô tuyến. .. quay búp sóng chính, độ định hướng, hệ số tăng ích, búp sóng phụ độ rộng búp sóng 1.5.2 Anten điều khiển búp sóng hệ thống định vị vô tuyến Khái niệm chung: Anten điều khiển búp sóng anten mảng