III. THIẾT KẾ VÀ THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG TÍCH HỢP INS/GPS 3.1 Thiết kế hệ thống.
3.5. Phân tích kết quả.
Kết quảđo đạc và xử lý bao gồm dữ liệu GPS thô, kết quả xử lý INS/GPS và kết quả xử lý bằng GPS tương đối động trong hệ tọa độ WGS-84, trong đó các điểm GPS tương đối động được xem như số liệu chuẩn để so sánh. Kết quả tổng thểđược thể hiện trong Hình 3.6. Chi tiết các khu vực phân tích được thể hiện ở các Hình 3.7 đến Hình 3.9.
Hình 3.6. Kết quả thử nghiệm
Hình 3.8 Kết quả thử nghiệm ở khu vực 3; 4
Hình 3.9. Kết quả thử nghiệm ở khu vực 5
Kết quả thử nghiệm cho thấy rằng trong môi trường có địa hình, địa vật phức tạp, kết quả GPS tuyệt đối thường xuyên bị nhiễu và ngắt quãng trong những khu vực đi qua đường hầm. Ở những khu vực quang đãng, kết quả GPS tốt hơn, nhưng do không được kết nối với điểm gốc tọa độ nên tọa độ bị lệch hệ thống so với thực tế.
Đối với kết quả GPS tương đối động, tại những khu vực khuất nhiễu tín hiệu vệ tinh, lời giải GPS tương đối động cũng thường xuyên bị ngắt quãng, tuy vậy tại những nơi quang đãng lời giải của GPS tương đối động đạt đến độ chính xác cỡ cm. Những điểm có sai số trung phương vị trí điểm nhỏ hơn 5 cm được lọc ra để làm các điểm tham chiếu phục vụ việc phân tích độ chính xác của hệ thống.
Đối với kết quả của hệ thống tích hợp INS/GPS, chúng ta thấy rằng nó có thể khắc phục được những nhược điểm của hệ thống GPS để cho ra lời giải định vị
một cách liên tục với mật độ điểm đo cao ngay cảtrong điều kiện tín hiệu GPS bị khuất nhiễu.
Đểđánh giá độ chính xác của hệ thống INS/GPS, việc so sánh về vị trí điểm giữa các điểm đo GPS tương đối động có sai số vị trí điểm dưới 5cm và các điểm của hệ thống tích hợp ở cùng thời điểm được thực hiện. Kết quả phân tích được trình bày ở Hình 3.10, Hình 3.11 và Bảng 3.8.
Hình 3.10. Sơ đồcác điểm kiểm tra và kết quả của hệ thống INS/GPS
Và
Hình 3.11. Đồ thịđộ chính xác vị trí hệ thống INS/GPS
Bảng 3.8. Độ chính xác về sai số vị trí hệ thống INS/GPS
Tham sốđánh giá X(m) Y(m) H(m) 2D(m) 3D(m)
Độ lệch trung bình 0.033 -0.008 0.119 0.034 0.124
Độ lệch lớn nhất 0.301 0.371 0.483 - -
Độ lệch chuẩn (sai sốtrung phương)
0.159 0.129 0.209 0.205 0.291
Đểđánh giá độ chính xác của hệ thống INS/GPS với các phương án tích hợp khác nhau, các điểm ở thời gian tương ứng của kết quả các phương án tích hợp được so sánh và phân tích bao gồm lời giải GPS, tích hợp lỏng INS/GPS, tích hợp chặt INS/GPS và tích hợp INS/GPS với các cảm biến phụ trợ. Kết quả phân tích được thể hiện ở Hình 3.12 và Bảng 3.9
Hình 3.12. Đồ thịđộ chính xác vị trí hệ thống INS/GPS
Và
Bảng 3.9. So sánh độ chính xác của các phương án tích hợp:
RMSE GPS LC INS/GPS TC INS/GPS INS/DGPS+phụ trợ
East (m) 1.967 1.197 1.611 0.159
North
(m) 2.07 1.814 1.979 0.129
Up (m) 13.141 4.62 2.441 0.209
Từ kết quả phân tích thấy rằng độ lệch trung bình của hệ thống INS/GPS so với các điểm chuẩn vào khoảng 3cm về mặt bằng và 10 cm về không gian và sai số trung phương là 20cm về mặt bằng và 30cm về không gian.
Đối với công tác trắc địa, bản đồ có thể sử dụng trực tiếp đầu ra của hệ thống đểđo vẽ chi tiết các đối tượng bản đồ. Trong trường hợp này giả sử sai số giới hạn của điểm đo chi tiết được xác định bởi công thức sau:
P=0,2(mm). M (3.1)
Trong đó: M là mẫu số tỉ lệ bản đồ.
Theo công thức (3.1), với sai số về mặt bằng là 0.2m và vềđộcao là 0.3m, độ chính xác của hệ thống thử nghiệm có thể sử dụng để thành lập bản đồ tỷ lệ 1:2000.
Kết quả chuyển về hệ VN-2000 và hiển thị trên bản đồ tham chiếu tỷ lệ 1/2000. Các điểm mầu xanh lam là lộđiểm của hệ thống INS/GPS.
Hình 3.14. Chi tiết các khu vực phân tích trên bản đồ tham chiếu
Từ việc chuyển đổi sang hệ tọa độ VN2000 và hiển thị lên bản đồ khu thử nghiệm có thể thấy rằng vịtrí các điểm INS/GPS đều nằm trên các tuyến đường thử nghiệm, đặc biệt là tại các vị trí đường hầm và những nơi bị khuất, nhiễu tín hiệu GPS, vịtrí điểm của hệ thống phù hợp với lộ trình thử nghiệm.