Đề tài Nghiên cứu thiết kế bộ thu định vị chính xác tích hợp GPS/INS (Slide)

BÁO CÁO LUẬN VĂN THẠC SỸĐề tài: Nghiên cứu thiết kế bộ thu định vị chính xác tích hợp GPS/INSHướng dẫn khoa học: PGS.TS. NGUYỄN HỮU TRUNGHọc viên thực hiện : ĐINH HẢI NAMLớp : 12BKTTT-VH Hà Nội, 09-2014 *Cùng với sự phát triển của ngành công nghệ thông tin và ngành điện tử viễn thông, rất nhiều công nghệ mới đã ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu trao đổi thông tin của mọi người. Với mục đích nắm bắt và làm chủ công nghệ, luận văn này sẽ tập trung nghiên cứu, phân tích và mô phỏng anten thu phát thiết bị đầu cuối, cụ thể tác giả sẽ đi vào thiết kế và mô phỏng một mẫu anten PIFA, ứng dụng cho hệ thống thu phát vô tuyến GSM. *Phân tính, tính toán các tham số của anten Sử dụng phần mềm để thực hiện mô phỏngTối ưu hóa thiết kế dùng phần mềmChế tạo mẫu và đo đạc thực *Các kỹ thuật phân tích và thiết kế anten, kỹ thuật truyền phát thông tin vô tuyếnMột số bài viết trên các báo về công nghệ thu/phát vô tuyến GSM và công trình nghiên cứu về đặc tính của anten PIFAKỹ thuật mô phỏng để ứng dụng trong công tác nghiên cứu và chế tạo*NỘI DUNG *Tổng quan về định vị điểm chính xác PPP GPSGiới thiệu sơ lược ....Tổng quan về hệ thống định vị quán tính INSGiới thiệu ........Giải pháp tích hợp GPS và INSTính toán, Kết quả mô phỏng thực Kết quả thu được khi mô phỏng sai số vị trí giữa các hệ thống rời rạc và tích hợp*Tổng quan về định vị điểm chính xác PPP GPSHệ thống định vị toàn cầu GPSGồm 3 phân hệ:Phần vũ trụ : (Space segment)Chùm sao vệ tinh GPS gồm 24 vệ tinh chủ đạo và một vài vệ tinh dự trữ, được phân bố trên 6 quỹ đạo gần tròn, kí hiệu từ A đến F, với đường kính khoảng 20.138km và nghiêng 55° so với mặt phẳng Xích đạoPhần diều khiển : (Control Segment )MCS làm nhiệm vụ theo dõi trạng thái của các vệ tinh, quản lý quỹ đạo vệ tinh và duy trì thời gian GPS. Năm trạm thu số liệu có nhiệm vụ theo dõi các tín hiệu vệ tinh để kiểm soát và dự đoán quỹ đạo của chúng. Ba trạm truyền số liệu có khả năng chuyển số liệu lên vệ tinh.Phần sử dụng : (Use Segment)Các máy thu GPS sẽ chuyển đổi các tín hiệu vệ tinh thành các thông số vị trí, vận tốc, và thời gian. Để tính toán các thông số vị trí và thời gian, chúng ta cần ít nhất bốn vệ tinh. *Tổng quan về định vị điểm chính xác PPP GPSPhương pháp đo tín hiệu ở bộ thu GPSĐo giả khoảng cách:Đo giả sóng mang:Đo dịch tần Doppler:*Sai số đồng hồ và quỹ đạo vệ tinhTrễ tầng đối lưuTầng điện lyTổng quan về định vị điểm chính xác PPP GPS*Tổng quan về hệ thống định vị quán tính INSCác hệ tọa độ trong hệ thống INSHệ tọa độ quán tính (i-Frame) Gốc tọa độ: Tâm trái đất.Trục Xi: Hướng về điểm xuân phânTrục Yi: Vuông góc với trục X và Trục Y và hợp thành một tam diện thuận với hai trục Xi, YiTrục Zi: Song song với trục quay của trái đất.Hệ tọa độ cố định tâm trái đất (ECEF hoặc e-frame)Gốc tọa độ: Tâm trái đất.Trục Xe : Hướng về điểm giao giữa kinh tuyến gốc và đường xích đạo.Trục Ye : Vuông góc với trục X và Trục Y và hợp thành một tam diện thuận với hai trục Xe , YeTrục Ze: Song song với trục quay của trái đất. *Tổng quan về hệ thống định vị quán tính INSCác hệ tọa độ trong hệ thống INSHệ tọa độ định vị (LLF hoặc l-frame)Gốc tọa độ: Trùng với tâm của cảm biến.Trục Xl: Chỉ về hướng đông.Trục Yl: Chỉ về phương bắc.Trục Zl: Vuông góc với đường kinh tuyến đi qua cảm biến và hướng lên.Hệ tọa độ gắn liền vật thể (b-frame) Gốc tọa độ: Tâm của IMUTrục Xb: Chỉ về bên phải của phương tiện Trục Yb: Chỉ theo hướng di chuyển. Trục Zb: Vuông góc với trục X và Trục Y và hợp thành một tam diện thuận với hai trục Xb , Yb*Hệ tọa độ tâm trái đất và hệ tọa độ trắc địaTổng quan về hệ thống định vị quán tính INSHệ tọa độ gắn liền vật thể*Tổng quan về hệ thống định vị quán tính INSHệ thống định vị quán tính INSCác thành phần cơ bản của một hệ thống dẫn đường quán tính: INS = IMU + Navigation computer Trong đó INS: hệ thống dẫn đường quán tính (Inertial Navigation System) IMU (có khi còn gọi là IRU) (đơn vị đo quán tính) = Acc + Gyros +Acc: gia tốc kế (Accelerometer) +Gyros: con quay (Gyroscope) Navigation computer: Máy tính hàng hải làm nhiệm vụ chuyển đổi các hệ tọa độ, tính toán gia tốc trọng trường và thực hiện các thuật toán tích phân.*Tổng quan về hệ thống định vị quán tính INSBộ xử lý INSSơ đồi thuật toán xử lý INS*Giải pháp tích hợp giữa INS và GPSPhương pháp tích hợp GPS/INSHệ thống tích hợp chặt chẽ.*Giải pháp tích hợp giữa INS và GPSPhương pháp tích hợp GPS/INSHệ thống tích hợp chặt lỏng GPS/INS*Bộ lọc KalmanGiải pháp tích hợp giữa INS và GPSQuy trình tính toán của bộ lọc KalmanTích hợp định vị điểm chính xác GPS và INSHệ thống PPP GPS/INS theo phương pháp chặt chẽ*Tích hợp định vị điểm chính xác GPS và INSHệ thống PPP GPS/INS theo phương pháp lỏng*Mô Phỏng – Kết quảKịch bảnĐánh giá và so sánh sai số giữa các hệ thống GPS, hệ thống INS, và hệ thống tích hợp GPS/INS lỏng sử dụng bộ lọc Kalman.Mô tả tổng quan:Thiết kế mô hình mô phỏng, sơ đồ khối hệ thống, phân tích đầu vào đầu ra, sơ đồ khối giải thuật, sơ đồ khối xử lý, triên khai mã nguồn thể hiện ứng dụng GPS/INS trong dự đoán sai số vị trí của đối tượng.*Mô Phỏng – Kết quảSơ đồ khối bài toán mô phỏng*Sơ đồ khối mô phỏng tích hợp lỏng PPP GPS/INSMô Phỏng – Kết quảKết quả mô phỏng*Mô Phỏng – Kết quảKết quả mô phỏng*Mô Phỏng – Kết quảKết quả mô phỏng*Mô Phỏng – Kết quảKết quả mô phỏng*Mô Phỏng – Kết quảKết quả mô phỏng*Nhận xét:Độ chính xác của hệ thống tích hợp GPS/INS cao hơn cả độ chính xác của hệ thống GPS hay INS khi hoạt động độc lập khi sử dụng trong khoảng thời gian dài.**KẾT LUẬNĐề tài “phân tích, thiết kế và chế tạo mẫu anten cho thiết bị đầu cuối thông tin vô tuyến” đã hoàn thành với một số việc như sau: Tìm hiểu lý thuyết chung và phân tích các tham số quan trọng trong thiết kế anten. Tìm hiểu lý thuyết và các mô hình phân tích anten PIFA. Mô phỏng anten PIFA đã được thiết kế ở trên bằng phần mềm HFSS để kiểm chứng lại các kết quả.Tuy nhiên, do điều kiện còn hạn chế nên luận văn chỉ dừng lại ở phần mô phỏng mà chưa tiến hành chế tạo thực, đây có thể là hạn chế của đề tài. *EM XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN ! ÊM