Hệ thống INS/GPS khi được xây dựng xong đã được đem thử nghiệm ngoài đô thị bằng ô tô bốn chỗ ngồi. Hình 5.1 là một đường thực nghiệm tại quận Cầu Giấy, Hà Nội. Tổng thể độ dài của quãng đường thực nghiệm khoảng 5000 m và tiến hành thực nghiệm trong vòng 800 giây.
Hình 5.1: Một đường thực địa của hệ INS/GPS
Thông tin của hệ thống được lưu vào thẻ nhớ trong toàn bộ quá trình thực nghiệm. Các thông tin này gồm có vị trí của GPS và của hệ INS/GPS; tốc độ của GPS và của hệ INS/GPS; Góc hướng của GPS và các góc định hướng của hệ INS/GPS.
Hình 5.2: Quỹ đạo GPS và INS/GPS thu được
Hình 5.2 b: Phóng đại quỹ đạo tại đoạn đường cua
Hình 5.2 biểu diễn quỹ đạo thu được của hệ thống INS/GPS và các điểm vị trí thu được từ đầu thu GPS. Quỹ đạo này được phóng to tại hai vị trí ô vuông. Trong hình 5.2a và hình 5.2b ta có thể thấy rằng vị trí INS/GPS (đường liền) luôn bám sát thông các vị trí đo bởi đầu thu GPS (Điểm chấm).
Hình 5.3b: Vận tốc Ve từ bộ lọc Kalman của hệ INS/GPS và Ve của GPS
Kết quả so sánh vận tốc Vn, Ve của hệ INS/GPS tại lối ra của bộ lọc Kalman vận tốc và của GPS được mô tả trong hình 5.3a và 5.3b. Kết quả so sánh cho thấy vận tốc vận tốc của bộ lọc Kalman luôn bám sát theo vận tốc đo được của đầu thu GPS.
Hình 5.4 Phóng đại vận tốc Ve của bộ lọc Kalman và của GPS
Hình 5.4 là phóng đại một đoạn nhỏ (từ giâu thứ 350 đến giây thứ 359) của vận tốc Ve của bộ lọc Kalman (đường liền) và của GPS (đường đứt đoạn). Ta có
thể thấy rằng trong suốt khoảng thời gian 1 giây thì vận tốc Ve của GPS luôn giữ ở
một giá trị không đổi. Tuy nhiên trên thực tế xe vẫn có thay đổi vận tốc, dù là rất nhỏ, trong khoảng thời gian 1 giây đó. Điều này được thể hiện chi tiết hơn trong đường hiển thị vận tốc Ve ước lượng bởi bộ lọc Kalman.
Hình 5.5: So sánh góc hướng INS/GPS và GPS
Thông tin góc hướng của INS/GPS ( đường liền) được bổ trợ bởi góc hướng của cảm biến từ và luôn bám sát theo thông tin chỉ góc hướng của GPS (đường đứt khúc) hình 5.5. Tại các vị trí chuyển giao góc hướng giữa 00 và 3600 thì cơ chế xử lý của đầu thu GPS luôn đặt giá trị góc hướng vào khoảng nhỏ hơn 3600
và lớn hơn 00, do đó xuất hiện các đường gấp khúc nhày vọt tại thời gian đầu và cuối của cuộc thử nghiệm. Tuy nhiên điều này không ảnh hưởng đến thuật toán dẫn đường INS/GPS bởi vì các thông tin sử dụng luôn được chuyển đổi thành radian và được dùng trong các hàm lượng giác có chu kỳ tuần hoàn 2 pi.
Hình 5.6: Các góc nghiêng (Roll) và chúc ( Pitch)
Các góc nghiêng và chúc của xe trong luôn bám điểm 0 và có giá trị biên độ trong khoảng [-100
, 100]. Ta còn có thể thấy rõ được trong khoảng thời gian từ giấy thứ 270 đến 320 thì xe ngừng chạy. Trên thực tế thì đây là khoảng thời gian xe gặp đèn đỏ 45 giây tại ngã tư.
Hình 5.7: Ước lượng độ trôi của các cảm biến vận tốc góc
Trên thực tế góc nghiêng và góc chúc luôn luôn bám sát điểm không và thay đổi không đột ngột, do đó mô hình bài toán tuyến tính hoàn toàn có thể áp dụng được. Các độ trôi của cảm biến vận tốc góc đo góc nghiêng và góc chúc được bộ lọc Kalman ước lượng ở trạng thái ổn định sau 100 giây hoạt động. Đặc thù của góc hướng luôn có sự thay đổi đột ngột, do đó việc ước lượng độ trôi của góc hướng bằng bộ lọc Kalman tuyến tính thường cho kết quả không ổn định (hình 5.7). Tuy nhiên thông tin góc hướng lại được bổ trợ từ hai nguồn đó là GPS và Compass do đó cho dù việc ước lượng độ trôi góc hướng không tốt cũng không ảnh hưởng đến chất lượng của hệ thông INS/GPS đã xây dựng.
Chương 6 Kết luận