2.2.1 Đề xuất thuật toán bám vòng hở
Thuật toán bám vệ tinh được chia làm hai nhóm đó là thuật toán bám vòng hở và thuật toán bám vòng kín. Sự khác nhau giữa 2 thuật toán này là có hoặc không sử dụng tín hiệu vệ tinh để thực hiện quá trình bám. Thuật toán bám vòng kín sử dụng tín hiệu thu được để làm cơ sở cho quá trình thực hiện bám vệ tinh, một trong những thuật toán thông dụng đó là thuật toán bám từng bước. Đối với thuật toán bám vòng hở sẽ không sử dụng tín hiệu thu được và sử dụng thông tin vị trí của trạm thu di động và góc định hướng của nó từ các cảm biến để bám vệ tinh.
Sơ đồ thuật toán bám vòng hở đề xuất thể hiện trên Hình 2.6. Thuật toán này sử dụng thông tin vị trí của trạm thu nhờ khối thu định vị GPS (Global Positioning System) có độ chính xác cao kết hợp với hệ thống cảm biến góc nghiêng và cảm biến góc phương vị để xác định góc ngẩng và góc phương vị hiện tại của trạm thu. Thông tin về kinh độ và vĩ độ của trạm thu lấy từ khối thu định vị
Hệ thống điều khiển Phương pháptìm kiếm
Điện tử Bán tự động
GPS kết hợp với thông tin vị trí của vệ tinh để tính toán ra góc ngẩng và góc phương vị của trạm thu di động. Thông số này sẽ được so sánh với góc ngẩng và góc phương vị thu được từ hệ thống cảm biến góc đặt trên trục quay của hệ thống anten. Tùy theo thông tin sai lệch mà hệ thống sẽ điều khiển mô tơ góc ngẩng EL dịch lên, xuống và mô tơ góc phương vị Az quay tới vị trí góc tương ứng. Sau khi thực hiện xong hệ thống sẽ ổn định và sau một thời gian nhất định hệ thống lại thực hiện lại quá trình từ đầu.
Hình 2.6 Sơ đồ thuật toán bám vòng hở
Thuật toán bám vòng hở có ưu điểm là tính ổn định cao, quá trình bám vẫn đảm bảo liên tục khi hệ thống thu di chuyển cũng như khi chuyển hướng. Nhưng nhược điểm của thuật toán này là độ chính xác phụ thuộc vào độ chính xác của khối thu định vị GPS cũng như các bộ cảm biến góc nghiêng và độ chính xác của la bàn số. Vậy đây mới là phương pháp chỉnh thô vị trí anten và cần phải kết
Đọc cảm biến độ nghiêng (EL2); Xác định la bàn số (Az2). Điều khiển góc Az phải Đọc kinh độ, vĩ độ từ máy
thu GPS;Tính góc Az1, EL1 của máy thu
Chế độ ổn định Khởi động |Az1-Az2|<1 Az1-Az2>0 |EL1-EL2|<2 EL1-EL2>0 Điều khiển góc Az trái Điều khiển góc EL lên Điều khiển góc EL xuống Đ Đ Đ Đ S S S S
hợp với thuật toán bám từng bước để tinh chỉnh vị trí sao cho thu được mức tín hiệu tốt nhất.
2.2.2 Đề xuất thuật toán bám kết hợp
Để tận dụng ưu điểm và khắc phục nhược điểm của hai thuật toán bám trên, nghiên cứu sinh đề xuất sử dụng thuật toán bám kết hợp thuật toán bám từng bước và thuật toán bám vòng hở, sơ đồ thuật toán thể hiện trên Hình 2.7.
Hình 2.7 Sơ đồ thuật toán bám kết hợp
Khi bắt đầu hệ thống sẽ thực hiện chế độ bám vòng hở. Các thông số thu được từ khối thu định vị GPS và thông số của vệ tinh cần bám sẽ là cơ sở để tính toán ra góc ngẩng và góc phương vị của anten trạm mặt đất. Giá trị này sẽ được so sánh với giá trị từ cảm biến góc nghiêng và la bàn số để điều chỉnh anten thu hướng đến vệ tinh cần thu. Đây là quá trình tìm kiếm vệ tinh hay quá trình chỉnh thô để bắt quả vệ tinh, lúc này máy thu sẽ thu được tín hiệu từ vệ tinh sau đó hệ thống chuyển sang chế độ bám từng bước. Để đạt được mức tín hiệu thu lớn nhất thì hệ thống tiếp tục thực hiện quá trình bám từng bước cho đến khi đạt yêu cầu thì hệ thống chuyển sang chế độ ổn định. S S Đ Chế độ bám vòng hở Chế độ bám từng bước Chế độ ổn định AS>NG2 Bắt đầu AS>NG1 Đ
Hình 2.8 Mức ngưỡng tín hiệu thu
Khi hệ thống máy thu di chuyển, lúc đó mức tín hiệu thu được AS (Average Signal) sẽ bị suy giảm, nếu máy thu chuyển hướng hoàn toàn và mức tín hiệu thu được nhỏ hơn một mức ngưỡng NG1 (ngưỡng 1) lúc đó hệ thống sẽ chuyển sang chế độ bám vòng hở để định lại hướng bắt vệ tinh, ngược lại nếu độ dịch chuyển của anten thu nhỏ và mức tín hiệu thu được lớn hơn mức ngưỡng NG1 và nhỏ hơn mức ngưỡng NG2 (ngưỡng 2) thì thuật toán bám từng bước sẽ hoạt động sau đó sẽ chuyển sang chế độ ổn định.
Khi mức tín hiệu thu AS lớn hơn NG2 thì hệ thống vẫn thu được tín hiệu một cách ổn định, khi mức tín hiệu thu AS nằm trong ngưỡng NG1 và NG2 thì chế độ bám từng bước sẽ hoạt động hiệu quả. Chỉ khi mức tín hiệu nhỏ hơn mức NG1 là do anten thu bị dịch chuyển và mất hoàn toàn phương hướng ban đầu. Để giảm thời gian bám thì hệ thống cần phải xác định lại góc ngẩng và góc phương vị của anten bằng cách chuyển sang chế độ bám vòng hở. Ở chế độ này hệ thống thực hiện tính toán vị trí kết hợp với hệ thống cảm biến để điều khiển anten đến vị trí mới và hệ thống lại chuyển sang chế độ bám từng bước để tinh chỉnh vị trí.
Nếu ở thuật toán bám từng bước thì thời gian để hệ thống trở lại trạng thái ổn định rất lâu vì lúc này anten đã bị đổi hướng hoàn toàn và phải thực hiện tại từ chế độ quét. Khi kết hợp thuật toán bám vòng hở thì góc ngẩng và góc phương vị
được tính toán lại trong thời gian rất nhanh, do vậy thời gian bám được rút ngắn và tín hiệu thu được đảm bảo liên tục.