3.1.3. Ưu điểm hệ dẫn đường quán tính
- Hoạt động tự trị. - Tần số cập nhật cao.
- Các sai số có đặc tính thay đổi chậm, ít chịu ảnh hưởng bên ngồi. - Có khả năng đo các góc định hướng.
42
3.1.4. Nhược điểm của hệ dẫn đường qn tính
Có nhiều loại sai số trong các hệ thống INS và chủ yếu là do các cảm biến quán tính gây nên. Dưới đây là một số lỗi gây ra bởi các cảm biến gia tốc và vận tốc góc.
- Lổi vị trí khi láp đặt cảm biến gây nên sai số về góc góc nghiêng , góc trúc và góc hướng.
- Lỗi về độ lệch của cảm biến gia tốc dẫn lối gia của cảm biến gia tốc sẽ bị lệch đi một giá trị không đổi. Giá trị này lại thay đổi khi bật hoặc tát thiết bị.
- Hiện tượng lệch và trơi của cảm biến vận tốc góc ( do tác động của nhiệt độ) gây nên vật khơng chuyển động nhưng vẫn có vận tốc góc khơng đổi.
- Nhiễu ngẫu nhiên gây nên lỗi ngẫu nhiên trong đo lường.
Những lỗi trong đo gia tốc và vận tốc góc sẽ dẫn tới các lỗi tăng dần khi xác định vị trí và vận tốc của vật thể bay (do việc lấy tích phân). Các lỗi tăng dần này được gọi là lỗi dẫn đường, bao gồm 9 lỗi (3 lỗi vị trí, 3 lỗi vận tốc, 3 lỗi tư thế). Có thể nhận thấy chắc chắn rằng hệ thống dẫn đường qn tính khơng thể hoạt động tự trị được mà phải được kết hợp với một hệ thống khác.
3.1.5. Các loại nhiễu ảnh hưởng đến khối IMU.
Khối IMU chịu ảnh hưởng của hai loại nhiễu là nhiễu tất định và nhiễu thống kê.
3.1.5.1. Nhiễu tất định
Các loại nhiễu tất định của khối IMU gồm có độ lệch vận tốc góc, độ lệch gia tốc, lỗi tỉ lệ vận tốc góc, lỗi tỉ lệ gia tốc, lỗi vị trí.
3.1.5.2. Nhiễu thống kê
Có thể liệt kê các loại nhiễu thống kê chính tác động đến hệ thống dẫn đường quán tính như sau:
Ồn lượng tử: sinh ra khi chuyển tín hiệu tương tự sang dạng số. Nguyên nhân
của của nó là sự sai khác giữa mức lượng tử số và biên độ thật của tín hiệu tương tự. Có thể hạn chế ồn lượng tử bằng các phương pháp mã hóa, thay đổi tần số lấy mẫu hoặc tăng thêm mức lượng tử.
Nhiễu trắng : là nguyên nhân chính gây ra lỗi thống kê của các khơi IMU và
43
(đối với cảm biến vận tốc góc) và bước vận tốc ngẫu nghiên (đối với cảm biến gia tốc) đều xuất phát từ nhiễu trắng.
Bước ngẫu nhiên: Đây là loại nhiễu khơng có nguồn gốc rõ ràng, và có thể
thẫy loại nhiễu này tăng theo hàm mũ với khoảng tương quan thời gian dài. Đối với cảm biến vận tốc góc có bước vận tốc góc ngẫu nhiên, đối với cảm biến gia tốc có bước gia tốc ngẫu nhiên.
Nhiễu rung :Nhiễu rung là loại nhiễu ở tần số thấp, gây nên sự mất ổn định
của độ lệch, nguồn gốc của loại nhiễu này là do các linh kiện điện tử nhạy với rung ngẫu nhiên.
3.2. Thuật toán dẫn đường thời gian thực sử dụng bộ lọc Kalman Filter tích hợp INS/GPS hợp INS/GPS
3.2.1. Khái quát về hệ thống định vị GPS
Hệ thống định vị toàn cầu (GPS-Global Positioning System) là một mạng gồm 24 vệ tinh Navstar quay xung quanh Trái đất tại độ cao 11.000 dặm (17.600 km). Được Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ ấn định chi phí ban đầu vào khoảng 13 tỷ USD, song việc truy nhập tới GPS là miễn phí đối với mọi người dùng, kể cả những người ở các nước khác. Các số liệu định vị và định thời được sử dụng cho vô số những ứng dụng khác nhau, bao gồm đạo hàng hàng không, đất liền và hàng hải, theo dõi các phương tiện giao thông trên bộ và tầu biển, điều tra khảo sát và vẽ bản đồ, quản lý tài sản và tài nguyên thiên nhiên.
Với việc khắc phục được những giới hạn về độ chính xác quân sự vào tháng 3/1996, ngày nay GPS có thể chỉ ra chính xác vị trí của các mục tiêu chỉ nhỏ bằng đồng 10 xu ở bất kỳ nơi nào trên bề mặt trái đất.
Vệ tinh GPS đầu tiên đã được phóng vào năm 1978. Mười vệ tinh đầu tiên là các vệ tinh ‘mở mang’, gọi là Block 1 (Lơ 1). Từ năm 1989 đến năm 1993 có 23 vệ tinh khai thác, gọi là Block 2 (Lơ 2) đã được phóng lên quỹ đạo. Vệ tinh thứ 24 được phóng nốt vào năm 1994 đã hồn thành hệ thống. Các vệ tinh được bố trí sao cho các
44
tín hiệu từ 6 trong số đó có thể được thu nhận gần như 100 phần trăm thời gian tại bất kỳ điểm nào trên trái đất.