Thiết kế và xây dựng hệ thống dẫn đường tích hợp INSGPS dùng cho các vật thể chuyển động

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRUỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Phạm Van Tang THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG DẪN ĐUỜNG TÍCH HỢP INS/GPS DÙNG CHO CÁC VẬT THỂ CHUYỂN ĐỘNG LUẬN ÁN TIẾN SI VẬT LÝ Hà Nội – 2017 i ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRUỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Phạm Van Tang THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG DẪN ĐUỜNG TÍCH HỢP INS/GPS DÙNG CHO CÁC VẬT THỂ CHUYỂN ĐỘNG Chuyên ngành: Vật lý vô tuyến diện tử Mã số: 62440105 LUẬN ÁN TIẾN SI VẬT LÝ NGUỜI HUỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Chử Đức Trình PGS TS Trần Đức Tân Hà Nội – 2017 ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam doan dây công trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chua duợc cơng bố cơng trình khác Tác giả luận án Phạm Van Tang i LỜI CẢM ON Sau thời gian học tập nghiên cứu tơi dã hồn thành luận án Lời dầu tiên, xin gửi lời cảm on sâu sắc tới hai thầy giáo huớng dẫn PGS.TS Chử Đức Trình PGS.TS Trần Đức Tân, nguời dã tận tình giúp dỡ, khích lệ dộng viên tơi suốt q trình tơi học tập nghiên cứu thực luận án Tôi xin chân thành cảm on thầy cô giáo môn Vật lý Vô tuyến, khoa Vật lý, Truờng Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội; thầy cô giáo môn Vi co diện tử Vi hệ thống Khoa Điện tử viễn thông, Truờng Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội dã giúp dỡ tơi nhiều suốt q trình học tập, nghiên cứu Tôi cung xin trân trọng cảm on lãnh dạo huy Khoa Khoa học Co bản, Học viện Hậu cần dã tạo diều kiện thuận lợi suốt q trình tơi học tập, nghiên cứu Nhân dịp này, xin gửi lời cảm on tới tất thành viên gia dình nguời bạn dã tận tình giúp dỡ, dộng viên dể tơi có duợc diều kiện tốt hồn thành luận án ii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ viii MỞ ĐẦU Chuong TỔNG QUAN VỀ HỆ DẪN ĐUỜNG TÍCH HỢP INS/GPS 1.1 Tổng quan nghiên cứu nuớc Hệ thống dịnh vị toàn cầu GPS 1.2.1 Tổng quan hệ thống vệ tinh dẫn duờng toàn cầu GNSS 1.2.2 Nguyên lý làm việc hệ thống GPS 17 1.2.3 Các nguồn sai số phép tín hiệu GPS 19 1.3 Hệ thống dẫn duờng quán tính INS 22 1.3.1 Các hệ tọa dộ dẫn duờng 24 1.3.2 Phuong trình dẫn duờng quán tính 25 1.3.3 Các sai số hệ dẫn duờng quán tính INS 28 1.4 Hệ thống dẫn duờng tích hợp INS/GPS 30 1.4.1 Bộ lọc Kalman 30 1.4.2 Tích hợp INS GPS sử dụng lọc Kalman 34 Chuong ĐẶC TRUNG HÓA SAI SỐ CỦA CÁC CẢM BIẾN SỬ DỤNG TRONG HỆ DẪN ĐUỜNG TÍCH HỢP 38 2.1 Đặc trung hóa sai số tất dịnh cảm biến 38 2.2 Đặc trung hóa sai số ngẫu nhiên cảm biến 2.2.1 Phuong pháp mật dộ phổ công suất 39 40 2.2.2 Phuong pháp phuong sai Allan 41 2.3 Bù trừ ảnh huởng nhiệt dộ lên cảm biến từ truờng góc 48 iii 2.3.1 Nguyên tắc góc huớng sử dụng thông tin từ truờng trái dất 49 2.3.2 Cảm biến từ truờng 50 2.3.3 Đề xuất cấu trúc bù nhiệt dộ cho cảm biến từ 52 2.4 Các kết thực nghiệm 53 2.4.1 Xác dịnh tham số nhiễu khối luờng quán tính MICRO-ISU BP3010 53 2.4.2 Xác dịnh tham số nhiễu khối luờng quán tính MP67B 63 2.4.3 Bù trừ ảnh huởng nhiệt dộ lên cảm biến từ truờng CMPS03 67 Chuong THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG DẪN ĐUỜNG TÍCH HỢP INS/GPS 75 3.1 Thiết kế hệ thống dẫn duờng tích hợp INS/GPS sử dụng lọc Kalman 3.2 Bộ lọc Kalman mở rộng cho hệ thống dẫn duờng tích hợp INS/GPS 75 82 3 Thiết kế mơ hình hố hệ thống dẫn duờng tích hợp INS/GPS 84 3.4 Các kết thực nghiệm 87 3.4.1 Thử nghiệm 87 3.4.2 Thử nghiệm 92 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 96 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 97 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 98 iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt AI Artificial Intelligence Trí tuệ nhân tạo AMR Anisotropic Magneto-Resistive Hiệu ứng từ trở dị huớng ANFIS Adaptive neural fuzzy information system Hệ thống thơng tin mờ no-ron thích nghi ANN Artificial neural networks Mạng no-ron nhân tạo ECEF Earth-Center Earth-Fixed Hệ tọa dộ tâm trái dất EKF Extended Kalman Filter Bộ lọc Kalman mở rộng ENU East – North - Up Hệ tọa dộ Cực dông - Cực bắc Huớng lên GEO Geostationary Orbit Quỹ dạo dịa tinh GNSS Global Navigation Satellite System Hệ thống vệ tinh dẫn duờng toàn cầu GPS Global Positioning System Hệ thống dịnh vị toàn cầu IGSO Inclined Geosynchronous Orbit Quỹ dạo dịa tinh nghiêng IMU Inertial Measurement Unit Khối quán tính INS Inertial Navigation System Hệ thống dẫn duờng quán tính KF Kalman Filter Bộ lọc Kalman MEMS Micro Electro Mechanical System Hệ thống vi co diện tử MEO Medium Earth Orbit Quỹ dạo Trái dất tầm trung NED North-East-Down Hệ tọa dộ Bắc – Đông – Xuống PID Proportional Integral Derivative Bộ diều khiển vi tích phân tỷ lệ PPS The precise positioning service Dịch vụ dịnh vị xác v PSD Power Spectral Density Mật dộ phổ công suất SINS Strapdown Inertial Navigation System Hệ dẫn duờng quán tính kiểu gắn liền SPS The standard positioning service Dịch vụ dịnh vị chuẩn UKF The Unscented Kalman Filter Bộ lọc Kalman không chất vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Tần số bang tần hệ thống Bắc Đẩu 17 Bảng 2.1 Độ lệch chuẩn nhiễu trắng cảm biến quán tính 60 Bảng 2.2 Các tham số nhiễu xác dịnh phuong pháp phuong sai Allan Bảng 2.3 So sánh phuong pháp PSD phuong pháp phuong sai Allan Bảng 2.4 Đặc trung sai số ngẫu nhiên khối MP67B 62 63 66 Bảng 3.1 Các thông số GPS HI-204E 85 Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật hệ thống tích hợp vii 94 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Hệ thống vệ tinh GPS [71] 11 Hình 1.2 Các hệ vệ tinh GPS [8] 12 Hình 1.3 Phân doạn diều khiển GPS [70] 12 Hình 1.4 Hệ thống vệ tinh GLONASS [72] 14 Hình 1.5 Vệ tinh Galileo [72] 15 Hình 1.6 Dải tần số tín hiệu vệ tinh Galileo [21] 15 Hình 1.7 Hệ thống vệ tinh Bắc Đẩu [67] 16 Hình 1.8 Xác dịnh vị trí GPS sử dụng tín hiệu vệ tinh 18 Hình 1.9 Các cấu trúc khối IMU [19] 22 Hình 1.10 Các hệ tọa dộ dẫn duờng 25 Hình 1.11 Hệ tọa dộ vật thể 25 Hình 1.12 Luợc dồ xác dịnh thơng số dẫn duờng [56] Hình 1.13 Luu dồ tính tốn lọc Kalman 28 33 Hình 1.14 Hệ tích hợp INS/GPS kiểu lỏng [20] 35 Hình 1.15 Hệ tích hợp INS/GPS kiểu chặt [20] 35 Hình 1.16 Hệ tích hợp INS/GPS kiểu siêu chặt [20] 36 Hình 1.17 Kỹ thuật tích hợp INS/GPS [20] 36 Hình 2.1 Các duờng dốc dặc trung PSD với thang log-log Hình 2.2 Minh họa cấu trúc liệu dùng phuong pháp Allan 41 42 Hình 2.3 Phuong pháp chọn mẫu cluster 44 Hình 2.4 Minh họa phuong sai Allan [26] 48 viii Hình 3.7 Quỹ dạo GPS INS/GPS thu duợc Hình 3.8 Hình 3.9 mơ tả quỹ dạo duợc phóng dại hai vị trí doạn duờng thẳng doạn duờng cong duợc dánh dấu nhu Hình 3.7 Từ Hình 3.8 Hình 3.9 ta thấy vị trí xác dịnh hệ tích hợp INS/GPS (duờng liền) ln bám sát vị trí duợc dầu thu GPS (diểm chấm) cho dù phuong tiện chuyển dộng quỹ dạo thẳng hay quỹ dạo cong Điều chứng tỏ dộ tin cậy hệ thống duợc áp dụng vào tình khác Hình 3.8 Phóng dại quỹ dạo doạn duờng thẳng 88 Hình 153.13 dồ thị biểu diễn góc huớng hệ thống dẫn duờng tích hợp INS/GPS (duờng liền nét) duợc bổ trợ góc huớng cảm biến từ góc huớng 2.5(duờng dứt nét) hệ thống GPS 10 1.5 ( m( m E V/t cốo V t na ậV 530 540 550 560 570 580 -5 -10 -15 VeKF VeGPS 100 200 300 400 500 Thoi gian gian (s) Thời (s) 600 700 800 900 Hình 3.9 Phóng dại quỹ dạo doạn duờng cong Hình 3.11 Vận tốc VE từ lọc Kalman hệ INS/GPS GPS Kết so sánh vận tốc VN, VE hệ INS/GPS lối lọc Kalman với vận tốc GPS duợc mơ tả Hình 3.10 Hình 3.11 Kết so sánh cho thấy vận tốc phuong tiện duợc uớc luợng thông qua lọc Kalman cung bám sát theo vận tốc Hình thị phóng dại doạn (từ giây thứ 350 dến giây thứ 359) vận tốc duợc của3.12 dầu thudồGPS VE lọc Kalman (duờng liền) dầu thu GPS (duờng dứt doạn) Ta thấy suốt khoảng thời gian giây vận tốc VE GPS ln giữ giá trị không dổi 15 Tuy nhiên thực tế xe thay dổi vận tốc nhỏ khoảng So sánh góc huớng thống INS/GPS GPS thời gian 1Hình giây 3.13 dó Điều duợc thể chihệtiết hon duờng hiển thị vận tốc VE uớc luợng 10 lọc Kalman ( m( Nm V /t nhận thấy thơng tin góc huớng hệ thống tích hợp INS/GPS bám sát Ta cố o theo thơng 3600 -5 góc huớng GPS Tại vị trí chuyển giao góc huớng t V tin na ậV xử lý dầu thu GPS dặt giá trị góc huớng vào khoảng nhỏ hon 3600 co chế 0.5 lớn hon 00,-10 dó dầu cuối xuất duờng gấp khúc nhảy vọt thời gian -0.5 thử nghiệm Tuy nhiên tuợng không làm ảnh huởng dến thuật tốn dẫn -1 duờng của-15 hệ tích hợp INS/GPS thơng tin sử dụng ln duợc chuyển dổi thành -1.5 VnKF radian duợc dùng 640 650 660 670 hàm680luợng 690 giác có chu kỳ tuần hoàn 2p -20 VnGPS 100 200 300 400 500 Thoi Thờigian gian(s)(s) 600 700 800 900 Hình 3.14 Hình 3.15 dồ thị biểu diễn góc nghiêng góc chúc duợc xác dịnh từ hệ thống dặt.Vận tốc VN từ lọc Kalman hệ INS/GPS GPS Hìnhcài3.10 Hình 3.12 Phóng dại vận tốc VE lọc Kalman GPS 89 90 91 15 Roll 10 ( d RR oloG -5 G óo -10 O -15 -20 100 200 300 400 500 600 700 800 900 gian(s) (s) Thờ Thoi gian Hình 3.14 Góc nghiêng hệ thống (Roll) Hình 3.16 Đuờng thực dịa cho thử nghiệm 15 Pitch 10 ( Od (PiTrong P tình xe dang chuyển dộng doạn duờng thẳng: Từ liệu it có, tác giả tiến hành ngắt bỏ liệu GPS xe di thẳng, liệu GPS duợc ngắt tc cG G khoảng 30 giây (khoảng thời gian từ giây thứ 270 dến giây thứ 300) Kết thu o -5 duợcómơ tả Hình 3.17 cho thấy dù liệu khoảng nửa phút nhung quỹ -10 trùng khớp quỹ dạo thực tế dạo thu duợc -15 100 200 300 400 500 600 700 800 900 gian(s) (s) Thờ Thoigian Hình 3.15 Góc chúc hệ thống (Pitch) Từ dồ thị, ta nhận thấy góc nghiêng góc chúc xe ln bám diểm có giá trị biên dộ khoảng [-100, 100] Điều hoàn toàn phù hợp với thực tế, xe chuyển dộng mặt duờng tuong dối phẳng nên góc nghiêng góc chúc ln xe ln bám sát diểm khơng thay dổi không dột ngột 3.4.2.- Thử nghiệm Trong thử nghiệm khác duợc mơ tả Hình 3.16 Tác giả dã tiến hành thử nghiệm với tình tín hiệu GPS bị hai truờng hợp: xe chạy duờng thẳng xe thực quay dầu Hình 3.17 Hệ bị tín hiệu GPS xe dang chuyển dộng thẳng 92 93 Với tình xe dang thực quay dầu: xe tiến hành quay dầu doạn cua (góc duới bên trái hình) Từ liệu có tác giả cung tiến hành ngắt bỏ liệu GPS xe dang thực việc quay dầu dể kiểm tra chất luợng hệ thống Dữ liệu GPS tắt di 50 giây (trong khoảng thời gian từ giây thứ 500 dến 550) Kết thu duợc mơ tả Hình 3.18 cho thấy khoảng thời gian GPS bị sai số vị trí hệ thống tích hợp lên tới 450m, nhung có tín hiệu GPS trở lại hệ thống nhanh chóng bám lại quỹ dạo chuyển dộng thực tế - - Hình 3.18 Hệ bị tín hiệu GPS xe dang quay dầu Chi tiết thông số kỹ thuật dạt duợc sản phẩm sau thử nghiệm duợc liệt kê Bảng 3.2 Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật hệ thống tích hợp STT Tên hạng mục Đánh giá Sai số góc 2o Sai số toạ dộ có GPS Nhỏ hon 8m 94 Sai số toạ dộ GPS Nhỏ hon 450m thời gian 50s Dải tốc dộ góc ±150o/s Dải gia tốc 10g Dải góc chúc ± 900 Dải góc nghiêng ± 900 Dải góc huớng – 3600 Từ tình thực nghiệm kết thu duợc dã chứng tỏ hệ thống dẫn duờng tích hợp INS/GPS duợc thiết kế, xây dựng dựa hệ thống phần cứng xử lý số thuật toán lọc Kalman dã dảm bảo duợc khả nang tính tốn Hệ thống dẫn duờng tích hợp dã dáp ứng duợc yêu cầu dẫn duờng dịnh vị cho phuong tiện chuyển dộng mặt dất Kết luận chuong Trong chuong này, nghiên cứu sinh dề xuất sử dụng cấu trúc lọc Kalman mắc song song hoạt dộng linh hoạt, phù hợp với diều kiện tín hiệu GPS không ổn dịnh bị gián doạn Bộ lọc Kalman thứ sử dụng cho việc uớc luợng vị trí vận tốc vật thể chuyển dộng; lọc Kalman thứ hai sử dụng uớc luợng tu vật thể chuyển dộng Trong tình tín hiệu GPS gián doạn lọc Kalman thứ sử dụng cấu trúc lọc tuyến tính, nguợc lại tín hiệu GPS tin cậy lọc Kalman thứ sử dụng cấu trúc Kalman mở rộng Hệ thống dẫn duờng tích hợp dề xuất dã duợc thử nghiệm với tình khác dã cho kết dáng tin cậy 95 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Luận án dã thành công việc thiết kế xây dựng hệ thống dẫn duờng tích hợp INS/GPS dựa cảm biến MEMS thuong mại thông dụng Hệ thống dẫn duờng tích hợp dã dáp ứng duợc yêu cầu dẫn duờng dịnh vị cho phuong tiện chuyển dộng mặt dất Luận án dã dề xuất hai dóng góp nhằm nâng cao chất luợng hệ thống dẫn duờng tích hợp INS/GPS Cụ thể nhu sau: 1) Phân tích dặc trung hóa sai số cảm biến MEMS sử dụng hệ thống dẫn duờng INS Việc dặc trung hóa sai số cảm biến (cung cấp tín hiệu dầu vào cho hệ INS) dóng vai trị then chốt việc dịnh vị vật thể chuyển dộng Những nghiên cứu theo huớng duợc trình bày cơng trình số 2) Thiết kế xây dựng hệ thống dẫn duờng tích hợp INS/GPS sử dụng cấu trúc lọc Kalman linh hoạt, phù hợp diều kiện tín hiệu GPS khơng ổn dịnh bị gián doạn Những nghiên cứu theo huớng duợc trình bày cơng trình số 1, Trên co sở kết nhận duợc trình nghiên cứu, Nghiên cứu sinh dề xuất số nội dung nghiên cứu dề tài nhu sau: - Tiếp tục nghiên cứu phát triển thuật tốn lọc thơng minh nhằm nâng cao hon dộ xác hệ thống tích hợp - Nghiên cứu bổ sung thêm cảm biến thuật tốn tích hợp nhằm ổn dịnh hệ thống dẫn duờng truờng hợp tín hiệu GPS bị gián doạn thời gian tuong dối dài 96 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN Thang N.V., Tang P.V., Ninh V.V., Trinh, C.D., Tan T.D (2012), “Application of Extended and Linear Kalman Filters for an Integrated Navigation System”, Proceedings of the International Conference on Communications and Electronics (ICCE’12), pp 574-577 Tang Pham Van, Thang Nguyen Van, Duc Anh Nguyen, Trinh Chu Duc, Tran DucTan (2015), “15-state Extended Kalman Filter Design for INS/GPS Navigation System”, Journal of Automation and Control Engineering, 3(2), pp 109-114 Van-Tang Pham, Dinh-Chinh Nguyen, Quang-Huy Tran, Duc-Trinh Chu and DucTan Tran (2015), “Thermal Stability of Magnetic Compass Sensor for High Accuracy Positioning Applications”, Sensors & Transducers Journal, 195(12), pp - Pham Van Tang, Tran Duc Tan, Chu Duc Trinh (2016), “Characterizing Stochastic Errors of MEMS – Based Inertial Sensors”, VNU Journal of Science: Mathematics Physics, 32(2), pp 34 - 42 Pham Van Tang, Tran Duc Nghia, Nguyen Tien Anh (2016), “INS/GPS Integration System based on Beagle board”, The 2016 National Conference on Electronics, Communications and Information Technology (REV-2016), pp 4.32 - 4.35 97 – DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Phạm Hải An (2011), Về phuong pháp nhận dạng chuyển dộng cho lớp phuong tiện co giới quân sử dụng da cảm biến, Luận án tiến si kỹ thuật, Viện Khoa học Cơng nghệ Qn Ngơ Thanh Bình (2015), Nâng cao chất luợng cho thiết bị dịnh vị dẫn duờng sử dụng GPS phục vụ toán giám sát quản lý phuong tiện giao thông duờng bộ, Luận án tiến si kỹ thuật, Truờng dại học Giao thông Vận tải Phạm Tuấn Hải (2011), Nâng cao chất luợng hệ dẫn duờng thiết bị bay co sở áp dụng phuong pháp xử lý thông tin kết hợp, Luận án tiến si kỹ thuật, Học viện Kỹ thuật Quân Tiếng Anh Aggarwal P (2010), MEMS-based integrated navigation, Artech House Aggarwal P., Syed Z., Niu X., El-Sheimy N (2008), “Standard Testing and Calibration Procedure for Low Cost MEMS Inertial Sensors and Units”, The Journal of Navigation, 61, pp.323-336 Barbour N., Schmidt G (2001), “Inertial sensor technology trends”, IEEE Sensors Journal ,1(4), pp 332-339 Bin W., Jian W., Jianping W., Baigen C (2003), “Study on adaptive GPS/INS integrated navigation system”, 2003 IEEE International Conference on Intelligent Transportation Systems, 2, pp 1016-1021 Britting K.R (1971), Inertial Navigation Systems Analysis, Wiley, New York Brown, R.G and Hwang, P.Y (2012), Introduction to random signals and applied Kalman filtering: with MATLAB exercises and solutions, John Wiley & Sons, Inc 10 Caruso M.J (2000), “Applications of magnetic sensors for low cost compass systems”, In Position Location and Navigation Symposium, IEEE 2000, pp 98 177-184 11 Chatfield A.B (1997), Fundamentals of high accuracy inertial navigation, (Vol 174) Aiaa American Institute of Aeronautics and Astronautics, Inc Sheimy N., Hou H., Niu X (2008), “Analysis and modeling of inertial 12 El- sensors using Allan variance”, IEEE Transactions on instrumentation and measurement, 57(1), pp.140-149 13 Farrell J (2008), Aided navigation: GPS with high rate sensors, McGraw-Hill 14 Gai E (2000), “The century of inertial navigation technology”, Aerospace Conference Proceedings, 2000 IEEE, 1, pp 59-60 15 Gizawy M., El-Sheimy N., Taha R., Noureldin A (2004), “Neuro-Fuzzy System for GPS/INS Integration”, The European Navigation Conference, GNSS 16 Gleason, S and Gebre-Egziabher, D (2009), GNSS applications and methods, Artech House 17 Godha S., Petovello M.G and Lachapelle G (2005), “ Performance analysis of MEMS IMU/HSGPS/magnetic sensor integrated system in urban canyons”, Proceedings of the ION GNSS, pp 1977-1990 18 Grewal M.S., Andrews A.P (2008), Kalman filtering: theory and practice using MATLAB, 3rd ed, Wiley, New York 19 Grewal M.S., Weill L.R., Andrews A.P (2001), Global positioning systems: inertial navigation and integration, John Wiley & Sons 20 Ha L.M., Tan T.D., Trinh C.D., Long N.T., Duc N.D (2011) “INS/GPS navigation for land applications via GSM/GPRS network.”, Proceeding 2nd Integrated Circuits and Devices in Vietnam, pp.30-55 21 Hasan A.M., Samsudin K., Ramli A.R., Azmir R.S., Ismaeel S.A.(2009), “A review of navigation systems (integration and algorithms)”, Australian journal of basic and applied sciences, 3(2), pp.943-959 22 Hegarty C.J., Chatre E (2008), “Evolution of the global navigation satellite system (gnss)”, Proceedings of the IEEE, 96(12), pp 1902-1917 23 Hofmann B., Lichtenegger H., Collins J (2001), Global positioning system: 99 theory and practice, Fifth Edition, Springer Wien, NewYork 24 Hofmann B., Lichtenegger H., Wasle E (2008), GNSS-global navigation satellite systems, Springer Wien, NewYork 25 Hou, H and El-Sheimy, N (2003), “Inertial Sensors Errors Modeling Using Allan Variance”, Best Presentation Winning Paper, The US Institute of Navigation, ION GPS/GNSS 2003 Proceedings, pp 2860-2867, Sep 9-12, Portland, 2003 26 IEEE (2005), Gyro, Accelerometer Panel of the IEEE Aerospace, and Electronic Systems Society Draft recommended practice for inertial sensor test equipment, instrumentation, data acquisition and analysis, In IEEE Std Working Draft P1554/D14 27 IEEE (2008), IEEE Standard Specification Format Guide and Test Procedure for Single-axis Interferometric Fiber Optic Gyros, (Revision of IEEE Std 952- 1997), IEEE-SA Standards Board 28 Ismaeel S.A (2003), Design of Kalman Filter of Augmenting GPS to INS Systems, Ph.D Thesis, College of Engineering, Al-Nahrain University 29 Jan W Gert F (2004), “Tightly coupled GPS/INS integration for missile applications”, Aerospace Science and Technology, 8, pp 627-634 30 Jekeli C (2001), Inertial navigation systems with geodetic applications, Walter de Gruyter, New York 31 Jin-ling W., Lee H.K., Rizos C (2003), “GPS/INS integration: A performance sensitivity analysis”, Wuhan University Journal of Natural Sciences, 8(2), pp 508-516 32 Johan B., Steyn W (2008), “Kalman filter configurations for a low-cost loosely integrated inertial navigation system on an airship”, Control Engineering Practice, 16(12), pp.1509-1518 33 Johnson R., Sasiadek J., Zalewski J (2003), “Kalman filter enhancement for UAV navigation”, Simulation Series, 35(1), pp.267-272 34 Kalman R.E (1960), “A new approach to linear filtering and prediction 100 problems”, Journal of basic Engineering, 82(1), pp.35-45 35 Kaplan E., Hegarty C (2005), Understanding GPS: principles and applications, Artech house, London 36 Kumar V (2004), Integration of inertial navigation system and global positioning system using Kalman filtering, Doctoral dissertation, Indian Institute of Technology, Bombay 37 Lawrence C Ng and DarryII J Pines (1997), “Characterization of Ring Laser Gyro Performance Using the Allan Variance Method”, Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 20(1), p 211-214 38 Li J., Fang J (2013), “Not fully overlapping Allan variance and total variance for inertial sensor stochastic error analysis”, IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 62(10), pp.2659-2672 39 Loebis D., Sutton R., Chudley J., Naeem W (2004), “Adaptive tuning of a Kalman filter via fuzzy logic for an intelligent AUV navigation system”, Control engineering practice, 12(12), pp.1531-1539 40 Loebis D., Sutton R., Chudley J., Naeem W (2004), “Adaptive tuning of a Kalman filter via fuzzy logic for an intelligent AUV navigation system”, Control engineering practice, 12(12), pp.1531-1539 41 Misra, P and Enge, P (2006) Global Positioning System: Signals, Measurements and Performance, Second Edition, Lincoln, MA: Ganga- Jamuna Press 42 Noureldin A., Karamat T.B., Georgy J.(2013), Fundamentals of Inertial Navigation, Satellite-based Positioning and their Integration, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 43 Park M., Gao Y (2008), “Error and performance analysis of MEMS-based inertial sensors with a low-cost GPS receiver”, Sensors, 8(4), pp.2240-2261 44 Parkingson B.W., Spilker J.J (1996), Global Positioning System: Theory and Applications, Vol I, American Institute of Aeronautics and Astronautics, Washington 101 45 Paul G.D (2008), Principles of GNSS, Inertial, and Multisensor integrated Navigation Systems, Artech House, London 46 Paul Z., Howard M (2009), Fundamentals of kalman filtering: A practical approach, American Institute of Aeronautics and Astronautics, USA 47 Peter S Maybeck (1994), Stochastic models, estimation, and control, Vol 1, Academic Press 48 Prasad R., Ruggieri M (2005), Applied satellite navigation-using GPS, GALILEO and augmentation systems, Artech House, London 49 Ramalingam R., Anitha G, Shanmugam J (2009), “Microelectromechnical systems inertial measurement unit error modelling and error analysis for low- cost strapdown inertial navigation system”, Defence Science Journal, 59(6), pp 650658 50 Ray J (2000), Mitigation of GPS Code and Carrier Phase Multipath Effects Using a Multi-antenna System, PhD Thesis, UCGE Report #20136, The Department of Geomatics Engineering, University of Calgary 51 Ripka P (2008), “Improving the accuracy of magnetic sensors”, Sensors, pp 45-60 52 Salychev O.S (1998), Inertial systems in navigation and geophysics, Bauman MSTU Press, Moscow 53 Salychev O.S (2004), Applied Inertial Navigation: problems and solutions, Bauman MSTU Press, Moscow 54 Salycheva A.O (2004), Medium Accuracy INS/GPS Integration in Various GPS Environment, M.Sc Thesis, University of Calgary, Canada 55 Sharaf R and Noureldin A (2007), “Sensor integration for satellite-based vehicular navigation using neural networks”, IEEE transactions on neural networks, 18(2), pp.589-594 56 Shin E.H (2005), Estimation Techniques for Low-Cost Inertial Navigation, PhD Thesis, University of Calgary, Canada 57 Shin, E.H (2001), Accuracy Improvement of Low Cost INS/GPS for Land 102 Applications, M.S thesis, University of Calgary, Canada 58 Steigenberger P., Hugentobler U., Hauschild A., Montenbruck O (2013), “Orbit and clock analysis of Compass GEO and IGSO satellites” Journal of Geodesy, 87(6), pp.515-525 59 Titterton D., Weston J.L (2004), Strapdown Inertial Navigation Technology, The American Institute of Aeronautics and Astronautics 60 Tsui J.B.Y (2005), Fundamentals of global positioning system receivers, John Wiley & Sons, Inc 61 Wang J.H (2006), Intelligent MEMS INS/GPS integration for land vehicle navigation, PhD Thesis, UCGE Report #20246, The Department of Geomatics Engineering, University of Calgary 62 Watson J (2016), Aerospace Navigation Systems John Wiley & Sons 63 Weiss J.D (1996), “Analysis of upgraded GPS internal Kalman filter”, IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine, 11(1), pp.23-26 64 Woodman O.J (2007), An introduction to inertial navigation, University of Cambridge, University of Cambridge’s Computer Laboratory Technical Report 65 Xu G (2007), GPS: theory, algorithms and applications, Springer Science & Business Media 66 YangY., Li J., Wang A., Xu J., He H., Guo H., Shen J., Dai X (2014), “Preliminary assessment of the navigation and positioning performance of BeiDou regional navigation satellite system”, Science China Earth Sciences, 57(1), pp.144-152 67.Zhang P., Gu J., Milios E.E., Huynh P (2005), “Navigation with IMU/GPS/digital compass with unscented Kalman filter”, IEEE International Conference Mechatronics and Automation, 3, pp 1497- 1502 Internet 68 http://spaceflight101.com/spacecraft/beidou-3/ 103 69 http://www.becnav.co.uk/ 70 http://www.eurocontrol.fr/Newsletter/2003/March/Galileo/Galileo_EEC_Ne ws_1_2.htm 71 http://www.gps.gov/systems/gps/space/ 72 http://www.montana.edu/gps/understd.html http://www.russianspaceweb.com/glonass.html 104 73 ... Chuong THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG DẪN ĐUỜNG TÍCH HỢP INS/GPS 75 3.1 Thiết kế hệ thống dẫn duờng tích hợp INS/GPS sử dụng lọc Kalman 3.2 Bộ lọc Kalman mở rộng cho hệ thống dẫn duờng tích. .. Van Tang THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG DẪN ĐUỜNG TÍCH HỢP INS/GPS DÙNG CHO CÁC VẬT THỂ CHUYỂN ĐỘNG Chuyên ngành: Vật lý vô tuyến diện tử Mã số: 62440105 LUẬN ÁN TIẾN SI VẬT LÝ NGUỜI HUỚNG DẪN KHOA... dích nâng cao chất luợng dộ xác hệ thống dẫn duờng tích hợp INS/GPS , tác giả dã lựa chọn ? ?Thiết kế xây dựng hệ thống dẫn duờng tích hợp INS/GPS dùng cho vật thể chuyển dộng” làm dề tài nghiên