Karsten Mueller, Jamal Atman, Nikolai Kronenwett và Gert F. Trommer

Nhóm Kỹ thuật Công nghệ Công ty TNHH ANTHI Việt Nam tổng hợp biên soạn.

TRẠNG THÁI BỘ LỌC

Trong phần trên, các nhà nghiên cứu đã mô tả độ trễ của các phép đo tuyệt đối và phép đo quan hệ được xử lý ở tầng sai số bộ lọc Kalman. Tuy nhiên, phép xử lý đơn giản đối với tất cả các phép đo sẽ không mang đến khả năng thực thi tốt nhất của bộ lọc. Ví dụ, thuật toán xử lý số liệu đo laser SLAM, có thể sẽ không cung cấp được các kết quả chính và tin cậy khi hệ thống hoạt động ở môi trường mở, cách xa các cấu trúc do con người tạo ra, đối tượng mà thiết bị đo khoảng cách laser phát hiện được chủ yếu phủ thực vật bề mặt.

Để hình thành cơ sở đưa ra chỉ thị điều khiển, cần tích hợp thêm các phép đo quan hệ, hệ thống được thiết kế để cung cấp thêm hệ thống phân loại dựa trên cơ sở các phép đo GPS. Lợi thế của việc chỉ sử dụng các phép đo GPS phục vụ cho việc xác định các trạng thái bộ lọc là phương pháp tiếp cận linh hoạt: Module GPS xuất hiện hầu hết trong các nền tảng định vị dẫn đường. Các thiết bị đo khác như xác định khoảng cách bằng laser, vẫn có thể được thay thế bởi máy chụp ảnh mà không cần phải điều chỉnh hệ thống phân loại.

Rõ ràng, xử lý số liệu GPS ở môi trường trong phòng đóng kín không phải là lựa chọn bởi ở đây không tồn tại các phép đo định vị. Ngược lại, ở môi trường mở ngoài trời, cảm biến hệ thống cấu thành bởi GPS, IMU, la bàn điện tử và cảm biến khí áp sẽ cho chúng ta lời giải dẫn đường có độ chính xác cao. Vì vậy việc phối hợp hoạt động tương tác giữa các cảm biến ở giai đoạn chuyển tiếp môi trường làm việc và các khu vực đô thị nhiều nhà cao tầng là hợp phần tối quan trọng để đưa ra lời giải dẫn đường có độ chính xác cao khi phải làm việc tại các khu vực có sự chuyển tiếp liên tục như đã phân tích. Những phần dưới đây sẽ giới thiệu phương pháp phân loại các phép đo vị trí GPS độc lập và quá trình xác định các trạng thái bộ lọc trên cơ sở phân loại phép đo GPS.

PHÂN LOẠI CÁC PHÉP ĐO VỊ TRÍ GPS ĐỘC LẬP – Việc phân loại các phép đo GPS được sử dụng để tính toán trạng thái bộ lọc. Trước tiên, sẽ có một phép tính để xác định tổng của giãn cách thời gian mỗi giây. Số lượng các vị trí được phân loại rất tốt sẽ tính bốn lần, các vị trí được phân loại tốt tính hai lần, và các vị trí được phân loại trung bình sẽ được tính toán nhưng không tính thêm hệ số nhân. Trong hệ thống thử nghiệm, các phép đo vị trí được thực hiện 10 lần mỗi giây. Trạng thái cuối của bộ lọc được xác định sử dụng hai ngưỡng. Nếu tổng tính được mà nhỏ hơn 20, trạng thái của bộ lọc sẽ được ghi nhận “GPS tốt”. Điều này có nghĩa rằng sẽ có 5 phép đo được phân loại rất tốt (nhân 4) hoặc tất cả 10 phép đo được phân loại tốt (nhân 2) cũng đủ để xác định trạng thái bộ lọc ở mức tốt.

Trạng thái bộ lọc ghi nhận ở mức “GPS trung bình” sẽ xuất hiện với tổng tính được nằm giữa 10 và 20. Nếu không có các phép đo GPS nào tồn tại trong khoảng thời gian 5 giây cuối, bổ sung thêm một chỉ dấu trong nhà xuất hiện, thì hệ thống sẽ ngầm định rằng thiết bị bay đang hoạt động trong môi trường kín (ví dụ trong nhà). Ngay khi các phép đo vị trí GPS xuất hiện trở lại, trạng thái bộ lọc sẽ bắt đầu quy trình tính toán lại. Các tham số của bộ lọc được xác định theo kinh nghiệm và cung cấp các kết quả tin cậy cho hầu hết các ngữ cảnh môi trường trong thực tiễn. Tuy nhiên, có thể sẽ phải tiến hành thay đổi nhỏ trong việc xác lập tham số để tính toán phân loại các phép đo GPS độc lập trong trường hợp sử dụng phần cứng GNSS khác nhau.

Kết quả các trạng thái của bộ lọc trong quỹ đạo bay thử nghiệm thể hiện trong Hình 5. Ở điều kiện lý tưởng, khu vực trạng thái “GPS tốt” nằm ở phía tay trái bên dưới nhưng trạng thái tốt này nhanh chóng chuyển sang trạng thái “GPS xấu” khi thiết bị bay giữa hai toà nhà cao tầng. Ngay trước khi bay sâu vào trong toà nhà, hệ thống chuyển sang tình trạng “Trong nhà”. Sau khi rời khỏi toà nhà tiếp tục bay lên theo hướng bắc, tình trạng bộ lọc thay đổi cơ bản giữa hai trạng thái “GPS tốt” và “GPS trung bình” do các tín hiệu GPS bị cản trở bởi các toà nhà hoặc bị ảnh hưởng bởi tán cây dọc đường bay. Phần cuối của quỹ đạo bay thử nghiệm liên tục ghi nhận trạng thái “GPS tốt” do khu vực này không có các toà nhà cao tầng, điều kiện môi trường bay thoáng hơn.

Hình 5. Trạng thái bộ lọc thay đổi từ “GPS tốt” sang “GPS xấu” khi thiết bị bay tiếp cận khu vực lân cận các toà nhà cao tầng và cung cấp thông tin quan trọng liên quan tới mức độ chính xác mà bộ lọc tiến hành xử lý các phép đo GPS. (Ảnh: K. Mueller, J. Atman, N. Kronenwett & G.F. Trommer)

(Còn tiếp)

Mọi thông tin xin liên hệ với chúng tôi qua hòm thư: info@anthi.com.vn