1.8.1.2.1 Các nguyên lý định vị của Rada thụ động
Các nguyên lý định vị là các giải thuật xác định toạ độ của một chất điểm trong không gian dựa trên một số đo đạc gián tiếp có thể thực hiện được. Sở dĩ cần thiết phải giới thiệu nguyên lý định vị này là do nó liên quan đến rất nhiều các chi tiết xử lý và tính toán trong quá trình phân tích thiết kế. Và đây là một trong những yêu cầu quan trọng nhất của hệ thống
Để xác định vị trí nguồn bức xạ vô tuyến với độ chính xác chấp nhận được, hiện nay có một số phương pháp xác định phổ biến là
TOA (Time of Arrival): dựa trên thời gian lan truyền của sóng điện từ xuất phát từ nguồn bức xạ đến các máy thu.
TDOA (Time Difference of Arrival): dựa trên hiệu thời gian lan truyền của sóng điện từ đến các máy thu khác vị trí. Phương pháp này còn gọi là phương pháp Hyperbolic.
AOA (Angle of Arrival): dựa trên hướng nguồn bức xạ so với vị trí các máy thu. SS (Signal Strength): dựa trên mức tín hiệu đo được tại vị trí các máy thu.
CP (Carrier Phase): dựa trên di pha của sóng mang thu được tại vị trí máy thu so với tín hiệu gốc.
Hình 2-13 Các nguyên lý định vị của Rađa thụ động
Tuy nhiên trong đặc tính kỹ thuật, hệ thống đã lựa chọn nguyên lý TDOA là nguyên lý định vị tín hiệu bức xạ của hệ thống.
1.8.1.2.2 Nguyên lý TDOA (Time Difference of Arrival)
Còn gọi là phương pháp Hyperbolic, dựa trên một khái niệm định nghĩa toán học của một loại đường Conic là đường Hyperbol. Đó là nguyên lý tập hợp các
điểm trên mặt phẳng có hiệu khoảng cách đến hai điểm cố định không đổi là một Hyperbol (trong không gian đó là khái niệm Hypeboloit tròn xoay hai tầng).
Giả sử có một nguồn phát xạ tín hiệu, có toạ độ (x,y,z), và có M trạm thu. Các trạm thu sẽ thu tín hiệu bức xạ điện từ từ nguồn phát xạ (tốc độ bức xạ của sóng điện từ bằng tốc độ ánh sáng). Do khoảng cách khác nhau từ nguồn bức xạ đến các trạm thu là khác nhau nên hiệu thời gian (tương ứng tỷ lệ với hiệu khoảng cách) tín hiệu đến các trạm thu khác nhau. Với mỗi cặp hai trạm thu cố định sẽ tính toán được một Hypeboloit, vậy nếu M đủ lớn ta có thể có được nhiều Hypeboloit và giao của các Hypeboloit xác định toạ độ của nguồn phát xạ (Radioactive Source). Với không gian 3 chiều, có 3 toạ độ của nguồn phát xạ, thì cần ít nhất là 3 Hypeboloit giao nhau, vậy cần tối thiểu là 4 trạm thu tín hiệu. Với không gian 2 chiều, chỉ cần biết 2 toạ độ thì chỉ cần 3 trạm thu và 2 cặp Hypeboloit giao nhau.
Hình 2-14 Nguyên lý TDOA với 4 trạm thu, mỗi trạm thu sẽ xác định một cặp với trạm thu trung tâm để xác định một Hypeboloit tròn xoay
1.8.1.2.3 Hệ thống lọc nhiễu tín hiệu Kalman
Là một khái niệm quan trọng, và yêu cầu quan trọng của dự án, đây là bộ lọc sử dụng thuật toán Kalman để loại bỏ tín hiệu nhiễu trong quá trình đo đạc tính toán. Ở đây tôi chỉ trình bày khái niệm bộ lọc Kalman, còn các chi tiết kỹ thuật và thuật toán sẽ được thể hiện rõ hơn ở phần phân tích thiết kế sau này