7. Bố cục chung của luận án
2.2 Triển khai hệ thống định vị quán tính
2.2.1 Hệ thống định vị INS
Các hệ thống định vị và dẫn đường được sử dụng rất phổ biến trong quân sự và đời sống hiện nay. Tuy nhiên, các hệ thống định vị không thể đạt được sự chính xác tuyệt đối nên cần phải tăng độ chính xác của hệ thống định vị bằng cách khắc phục được sai số của hệ thống định vị GPS và hệ thống định vị INS.
Hệ thống INS có 2 ưu điểm nổi bật khi so sánh với các hệ thống dẫn đường khác là khả năng hoạt động độc lập và độ chính xác cao trong những khoảng thời gian ngắn. Sai số của hệ thống INS tích luỹ theo thời gian do thành phần nhiễu trong cảm biến được tích phân theo nguyên lý của thuật tốn INA [20]. Chính vì thế, trong những ứng dụng thời gian dài thì hệ thống INS thường sử dụng tích hợp với các hệ thống dẫn đường hoạt động ổn định theo thời gian khác như hệ thống định vị vô tuyến, hệ thống định vị vệ tinh GPS. Sự tích hợp giữa hệ thống GPS và hệ thống INS là lý tưởng nhất vì hai hệ thống này có khả năng bù trừ cho nhau một cách hiệu quả. Việc tích hợp này thường được thực hiện bởi bộ lọc Kalman. Bộ lọc Kalman rất hiệu quả và linh hoạt trong việc kết hợp đầu ra của cảm biến IMU để ước lượng trạng thái của hệ thống.
Hệ thống INS sử dụng phương pháp tích phân các tín hiệu gia tốc và vận tốc góc đo được từ cảm biến IMU kết hợp với vị trí, vận tốc và hướng ban đầu để tìm ra vị trí, vận tốc và hướng của vật thể theo thời gian. Đây là phương pháp định vị duy nhất hoạt động độc lập mà khơng cần tham chiếu bên ngồi và có khả năng khắc phục được nhược điểm sóng yếu hoặc khơng có sóng của phương pháp định vị vơ tuyến. Tuy nhiên, cần chỉnh định cập nhật cho hệ thống INS khi sử dụng trong thời gian dài do sai số bị tích luỹ theo thời gian.
Hệ thống INS sử dụng cảm biến IMU kiểu platform gọi là hệ thống PINS, hệ thống INS sử dụng cảm biến IMU kiểu strapdown gọi là hệ thống SINS [87]. Trước đây, hệ thống PINS sử dụng cơng nghệ cơ-điện nên có cấu trúc phức tạp, kích thước
Trang 48
lớn và khối lượng nặng. Ngày nay hệ thống SINS sử dụng cơng nghệ MEMS nên có cấu tạo đơn giản, gọn nhẹ và dần thay thế cho PINS. Trong luận án này, thuật toán của hệ thống INS được triển khai cho hệ thống SINS.