Số 50/2020: Hệ thống định vị dẫn đường đa cảm biến sử dụng đồng thời trong nhà và ngoài trời - Số 6

Image Content

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.

SỬ DỤNG THÔNG TIN TRẠNG THÁI BỘ LỌC – Trạng thái bộ lọc cung cấp thông tin giá trị khi kết hợp GPS và các phép đo quan hệ khác. Như đã đề cập trong phần trước, bộ lọc ghi nhận trạng thái “GPS tốt” xuất hiện khi hệ thống hoạt động ở môi trường bên ngoài cũng là nơi mà phép xử lý các phép đo quan hệ bổ sung khác không có khả năng cải thiện lời giải dẫn đường. Khi giải pháp đo SLAM laser bị gián đoạn ở các khu vực không có các cấu trúc xây dựng liền kề, các phép đo quan hệ cũng sẽ không được hệ thống xử lý nếu bộ lọc đang nghi nhận trạng thái “GPS tốt”.

Trong quãng thời gian hệ thống ghi nhận điều kiện “GPS tốt”, việc tính toán ước định vị trí sẽ tịnh tiến theo chiều hướng tốt hơn. Bởi cùng lý một lý do, nên tốt nhất là duy trì trạng thái của khung tiêu chuẩn lâu nhất có thể khi bộ lọc ghi nhận trạng thái “GPS yếu” hoặc “Trong nhà”. Trong các ngữ cảnh này, thuật toán SLAM laser sẽ cung cấp các kết quả chính xác nếu khu vực tồn tại các cấu trúc nhân tạo. Một vấn đề cũng cần lưu ý đó là khi hệ thống hoạt động trong nhà, nguồn từ trường trái đất hoặc tương đương có khả năng gây ra các biến dạng, ví dụ khi làm việc gần khu vực thang máy. Vì vậy, các phép đo dùng thiết bị đo từ (Magnetometer) sẽ không được đưa vào xử lý khi bộ lọc đánh dấu trạngh thái “Trong nhà”. Nếu bộ lọc xác lập trạng thái “GPS trung bình”, thì số liệu GPS và số liệu các phép đo quan hệ sẽ được xử lý cân bằng với nhau.

Đối lập với trường hợp “GPS yếu”, việc tích hợp các phép đo quan hệ sẽ ở thế yếu hơn và biến được lựa chọn nằm trong giới hạn độ chính xác GPS tiêu chuẩn, điều này cũng xác định lời giải SLAM laser độ chính xác cao cũng sẽ không được đảm bảo chắc chắn. Tuy nhiên, việc xử lý các phép đo quan hệ sẽ giúp cải thiện độ chính xác lời giải định vị và tránh được sự gia tăng của hiệp biến tình trạng bộ lọc, điều này cũng sẽ giúp loại bỏ các phép đo sai.

CÁC KẾT QUẢ

Các kết quả của ba quỹ đạo bay ghi nhận trong khuôn viên Viện Công nghệ Karlsruhe được thể hiện dưới đây. Tất cả các quỹ đạo bay thể hiện tất cả các trạng thái hoạt động của hệ thống từ vị trí nhận GPS tốt đến khu vực bị các công trình che khuất và trong nhà. Trong đó ở một số vị trí không thể bay tự động như cửa ra vào, ban công … thiết bị bay được điều khiển hoàn toàn bằng tay.

Quỹ đạo bay thứ nhất thể hiện trong Hình 6 khởi động ở khu vực ngoài trời. Tại vị trí 1, đường bay đi qua 2 khối nhà cao 40 mét, tín hiệu vệ tinh GPS bị chắn và máy thu không nhận được tín hiệu từ vệ tinh ảnh hưởng tới độ chính xác vị trí và vận tốc ghi nhận bằng GPS. Phần bay trong nhà bắt đầu từ vị trí số 2, sau 30 giây bay bằng giải pháp dẫn đường trong nhà, quỹ đạo bay tiếp tục với phần đường đi bộ hướng lên phía bắc. Trong đoạn đường đi bộ này, vị tí số 4 là toà nhà cao sáu tầng nằm bên trái và toà nhà liền kề nằm bên phải gây ảnh hưởng tới tín hiệu hiệu GPS và hệ thống ghi nhận trạng thái “GPS yếu”. Mặc dù các điều kiện dẫn đường bay khó khăn nhưng quỹ đạo bay vẫn đi theo tuyến đường đi bộ một cách chính xác. Tất nhiên, do hệ thống không sử dụng dịch vụ hiệu chỉnh GPS mặt đất hoặc vệ tinh, nên không thể đạt được độ chính xác dẫn đường ở mức dưới một mét. Tại vị trí số 2, quỹ đạo bay đi dọc theo cầu thang bộ trong nhà.

 

Hình 6. Quỹ đạo bay thứ nhất chị ảnh hưởng của hai toà nhà cao 42 mét nằm giữa vị trí số 1 và số 2 khu vực tâm ảnh. Sau khi đi vào bên trong toà nhà thiết bị bay đi ra ngoài tại vị trí 3. Tổng thời gian hoàn thành quỹ đạo bay là 394 giây (Ảnh: K. Mueller, J. Atman, N. Kronenwett & G.F. Trommer)

Theo quỹ đạo bay và kết quả tính toán, độ chính xác theo hướng bắc rất tốt. Mặc dù vậy, theo hướng đông sai số có xu hướng lớn hơn khi quỹ đạo bay rời xa về hướng đông. Sai số này duy trì khi thiết bị bay tiến vào trong nhà cho tới khi đến vị trí số 3, hoàn toàn không có các phép đo vị trí GPS được xử lý để hiệu chỉnh lỗi. Sau khi ra khỏi toà nhà, sai số theo hướng đông bắt đầu nhỏ dần bởi hệ thống bắt đầu xử lý các phép đo vị trí GPS chính xác. Sau đó khi thiết bị bay hướng lên phía bắc dọc theo đường đi bộ, sai số nằm trong giới hạn kỳ vọng dựa trên các chỉ số độ chính xác của vị trí GPS. Mức độ mềm mại của quỹ đạo bay sau khi dời khỏi toà nhà chỉ ra rằng số liệu đo vị trí GPS là số liệu đóng vai trò chủ đạo trong quá trình tính toán tìm lời giải dẫn đường.

Quỹ đạo bay thứ hai là quỹ đạo dài nhất trong cả ba quỹ đạo bay thử nghiệm, độ dài lên tới hơn 400 mét và thời gian bay là 540 giây. Khó khăn xuất hiện ngay ở phần đầu tiên của quỹ đạo bay được thể hiện ở vị trí số 1 trong Hình 7 khi thiết bị bay di chuyển giữa hai toà nhà cao tầng. Tường của toà nhà bên phải được ốp mặt ngoài bởi các tấm kim loại. Dường như quỹ đạo bay tiếp cận rất gần với cạnh của toà nhà bên phải. Tuy nhiên, hiệu ứng này xuất phát từ góc nhìn phối cảnh của toà nhà trong hình ảnh đã được tham chiếu địa lý. Quỹ đạo bay tiếp tục đi qua bên dưới các tán cây tại vị trí số 2 và tiến vào bên trong toà nhà bắt đầu từ vị trí số 3.

(Còn tiếp)

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