Sản phẩm dự thi Nhân tài Đất Việt 2008: Hệ thống dẫn đường quán tính INS/GPS

- Với việc sử dụng thuật toán Kalman, sản phẩm Hệ thống dẫn đường tích hợp INS và GPS phục vụ định vị, dẫn đường phương tiện chuyển động là một sản phẩm khá nổi bật về giao thông trong cuộc thi Nhân tài Đất Việt 2008.

Đây là 1/9 sản phẩm có tiềm năng ứng dụng lọt vào vòng chung khảo và sẽ được nhóm tác giả Nguyễn Văn Chúc (Trưởng nhóm) thuyết trình vào ngày 16/11 tới trước Hội đồng chung khảo.

Với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ vi điện tử thì hệ thống dẫn đường quán tính (INS) ngày càng trở nên phổ biến. Sản phẩm là sự kết hợp giữa hệ thống dẫn đường quán tính INS (Intertial Mavigation System) và hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Position System) cho các vật thể chuyển động thì đây là hệ thống có khả năng hoạt động độc lập cho phép xác định vị trí, vận tốc và các góc tư thế của vật thể.

Hệ thống INS gồm ba cảm biến vận tốc cho phép xác định vận tốc nghiêng, góc chúc và góc hướng trong hệ toạ độ vật thể bay. Hệ thống định vị toàn cầu GPS sẽ thu thập các thông tin về toạ độ, độ cao và tốc độ của các vật thể. Hệ thống GPS gồm 24 vệ tinh phóng lên quỹ đạo trái đất. Những vệ tinh này bay phía trên trái đất ở độ cao 19.200km với tốc độ chừng 11.200 km/h, có nhiệm vụ truyền đi các tín hiệu vô tuyến tần số thấp tới các thiết bị khu nhận. Hệ thống có thể phục vụ tốt cho việc định vị các vật thể chuyển động trong một số điều kiện như có tín hiệu GPS, mất tín hiệu từ GPS hoặc tắt GPS có chủ ý…

Trung tâm của sự kết hợp INS và GPS là bộ lọc tối ưu Kalman, nhằm phát huy tối đa ưu điểm của hai hệ thống INS, GPS và khắc phục nhược điểm của cả hai hệ thống này. Với sự kết hợp của hai hệ thống này, hệ thống dẫn đường quán tính INS có 2 ưu điểm nổi bật khi so sánh với các hệ thống dẫn đường khác là khả năng hoạt động tự trị và độ chính xác cao trong những khoảng thời gian ngắn.

TS Nguyễn Việt Hà – Phó Viện trưởng Viện Công nghệ Thông tin - Đại học Quốc gia Hà Nội – thành viên Hội đồng Sơ khảo cuộc thi đánh giá cao sản phẩm này của nhóm nghiên cứu dẫn đường quán tính thuộc Trung tâm Khoa học kỹ thuật và Công nghệ Quân sự bởi họ đã nghiên cứu và thực hiện thuật toán Kalman – toán học nhiễu trong giải quyết việc định vị và dẫn đường.

Bộ lọc Kalman ước lượng một quá trình bằng việc sử dụng một dạng điều khiển phản hồi: bộ lọc ước lượng trạng thái quá trình tại một vài thời điểm và sau đó quan sát phản hồi trong dạng của nhiễu đo. Bộ lọc Kalman rất hiệu quả và linh hoạt trong việc kết hợp đầu ra bị nhiễu của cảm biến quán tính để ước lượng trạng thái của hệ thống không ổn định. Tín hiệu bị nhiễu từ các cảm biến quán tính và GPS bao gồm các thông tin về vị trí, vận tốc, toạ độ của vật thể bay.

Tại Việt Nam, đây là một công trình hoàn toàn mới, nó được phát triển hoàn toàn từ ban đầu. Vấn đề định vị và dẫn đường cho các vật thể chuyển động là một nhu cầu hết sức cấp thiết trong rất nhiều lĩnh vực đời sống và an ninh quốc phòng.

Nhóm tác giả hy vọng sản phẩm này sẽ giúp cho các chủ công cụ xử lý tín hiệu để có thể áp dụng vào lĩnh vực định vị, dẫn đường tại Việt Nam.

Thiên Lam