4. Đề xuất cỏc giải phỏp mới, nội dung và phƣơng phỏp nghiờn cứu
1.3.2. Cỏc phƣơng phỏp tớch hợp GPS/INS
Tớnh đến thời điểm này đó cú khỏ nhiều giải phỏp khỏc nhau cú thể ỏp dụng cho việc trộn dữ liệu giữa hệ thống GPS và hệ thống INS, phụ thuộc vào đặc điểm của INS và Vi xử lý. Cỏc kiểu tớch hợp cú thể đƣợc phõn loại bởi mức độ mà dữ liệu của mỗi thành phần cú thể hỗ trợ chức năng cho cỏc thành phần khỏc. Cỏc kiểu trộn dữ liệu này đƣợc trỡnh bày trong nhiều tài liệu về hệ thống đa cảm biến, đó đƣợc đỏnh giỏ trong phần Tổng quan về bài toỏn giỏm sỏt. Nếu chỉ xột đến hỗ trợ của cỏc sai số sau khi đƣợc đỏnh giỏ đến giỏ trị đầu ra ta sẽ cú phƣơng phỏp tớch hợp truyền thẳng và phản hồi. Trong phƣơng phỏp truyền thẳng hoạt động của hệ thống quỏn tớnh sẽ hoạt động độc lập mà khụng quan tõm đến cỏc dữ liệu bờn ngoài. Phƣơng phỏp phản hồi cỏc đỏnh giỏ sai số trong cỏc thành phần dẫn đƣờng sẽ đƣợc phản hồi ngƣợc trở lại quỏ trỡnh tớnh toỏn. Nhƣợc điểm của phƣơng phỏp truyền thẳng là quỏ trỡnh tớnh toỏn cộng dồn sai số cú thể dẫn đến sự tăng khụng cú giới hạn của sai số dẫn đến việc bộ lọc sẽ nhận đƣợc cỏc giỏ trị đo lƣờng cú sai số lớn. Nguyờn nhõn này là một vấn đề của bộ lọc tuyến tớnh vỡ quỏ trỡnh tuyến tớnh hoỏ chỉ cú thể tiến hành với cỏc sai số nhỏ. Khi kết hợp GPS/INS dựa trờn kiến trỳc xử lý của hệ thống và mức độ trộn dữ liệu ta sẽ cú cỏc dạng tớch hợp cặp lỏng, cặp chặt, phõn tỏn và tập trung [1, 44].
Tớch hợp lỏng GPS/INS
Tớch hợp cặp lỏng là phƣơng phỏp đơn giản nhất trong cỏc thiết kế trƣớc đõy. Trong phƣơng phỏp này, GPS và cỏc IMU sẽ đƣa ra dữ liệu một cỏch độc lập về vị trớ, vận tốc và hƣớng. Hai dữ liệu độc lập sau đú sẽ đƣợc kết hợp lại tạo thành một dữ liệu trộn giữa GPS/INS. Bộ lọc Kalman sử dụng kết quả của tớn hiệu GPS để ƣớc lƣợng sai số cảm biến mà INS khụng thể tự ƣớc lƣợng đƣợc. Cỏch làm này ỏp dụng cho cỏc hệ thống INS đơn trục cổ điển, đƣợc gọi là hệ INS hỗ trợ bởi GPS do cỏc giỏ trị của hệ tớch hợp INS đƣợc tớnh toỏn dựng kết quả của tớn hiệu GPS làm thụng số tham chiếu.
Cỏc cảm biến INS chất lƣợng thấp phải đƣợc khảo sỏt từ trƣớc trong một số chuyển động đặc trƣng cho việc mất tớn hiệu GPS và đƣa vào cỏc bảng bự dữ liệu. Trong trƣờng hợp này, tớch hợp lỏng GPS/INS đƣợc coi là gồm cả quỏ trỡnh phản hồi và do vậy hiệu số giữa kết quả của INS và GPS sẽ đƣợc phản hồi tới cỏc cảm biến quỏn tớnh để thực hiện việc căn chỉnh. Cỏc bảng bự, luật bự với cỏc hệ số bự khỏc nhau đƣợc xõy dựng trờn cơ sở thực nghiệm đối với mỗi hệ thống INS và khụng sử dụng cho hệ thống INS khỏc đƣợc.
Tớch hợp chặt GPS/INS
Tớch hợp chặt GPS/INS là một tớch hợp cú độ phức tạp cao hơn so với tớch hợp lỏng. Ngoài cỏc lợi ớch nhƣ kết hợp lỏng đem lại, cỏc hệ thống tớch hợp chặt sẽ cú một kết quả định vị chớnh xỏc hơn. Phƣơng phỏp kết hợp lỏng là rất phổ thụng vỡ cú tớnh module hoỏ cao, tuy nhiờn phƣơng phỏp kết hợp chặt nhận đƣợc sự quan tõm nhiều hơn bởi vỡ tốc độ tớnh toỏn của cỏc thiết bị hiện nay ngày càng đƣợc tăng cao.
Cú hai loại thuật toỏn xử lý cơ bản, là xử lý tập trung và xử lý phõn tỏn. Trong xử lý tập trung, dữ liệu thụ của cảm biến sẽ đƣợc kết hợp xử lý tại trung tõm để tớnh ra vị trớ. Xử lý phõn tỏn là phƣơng phỏp tuần tự xử lý, tức là cỏc bộ xử lý của cỏc hệ thống riờng lẻ sẽ cung cấp kết quả sau đú đƣợc kết hợp với cỏc mức độ tối ƣu khỏc nhau bởi một bộ xử lý chủ. Chi tiết về giải phỏp tớch hợp sẽ đƣợc phõn tớch trong chƣơng 4, làm tiền đề để so sỏnh với phƣơng ỏn thiết kế mới của luận ỏn.