Luận văn Thạc sĩ: Thiết kế bộ lọc kalman để tính toán ước lượng đường di chuyển của thiết bị khảo sát

Luận văn "Thiết kế bộ lọc kalman để tính toán ước lượng đường di chuyển của thiết bị khảo sát" đề cập đến vấn đề tìm ra một giải pháp định vị tốt hơn trong trường hợp không có hệ thống định vị sóng âm, hoặc hệ thống đó hoạt động không tốt, sử dụng các thông tin về chuyển động từ các cảm biến gắn trên thiết bị kéo theo tàu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận văn Thạc sĩ: Thiết kế bộ lọc kalman để tính toán ước lượng đường di chuyển của thiết bị khảo sát ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ -----š›&š›----- VƯƠNG HẢI TÚ THIẾT KẾ BỘ LỌC KALMAN ĐỂ TÍNH TOÁN ƯỚC LƯỢNG ĐƯỜNG DI CHUYỂN CỦA THIẾT BỊ KHẢO SÁT LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ, TRUYỀN THÔNG HÀ NỘI – 2016 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ -----š›&š›----- VƯƠNG HẢI TÚ THIẾT KẾ BỘ LỌC KALMAN ĐỂ TÍNH TOÁN ƯỚC LƯỢNG ĐƯỜNG DI CHUYỂN CỦA THIẾT BỊ KHẢO SÁT Ngành: Công nghệ Kỹ thuật điện tử, truyền thông Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60520203 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ, TRUYỀN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. TRẦN ĐỨC TÂN HÀ NỘI - 2016 1 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân, xuất phát từ thực tế yêu cầu trong công việc. Các số liệu thu thập được và kết quả nêu trong luận văn là trung thực, có nguồn gốc rõ ràng và chưa từng được ai công bố trước đây. Các thông tin trích dẫn sử dụng trong luận văn đã được ghi rõ nguồn gốc Tác giả Vương Hải Tú 2 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ..........................................................................................................1 MỤC LỤC ..............................................................................................................2 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT .....................................................4 DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................................5 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ .......................................................................................6 MỞ ĐẦU ..............................................................................................................8 CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ BẰNG SÓNG ÂM .......................................9 1.1 Các phương pháp định vị bằng sóng âm .......................................................9 1.1.1 Phương pháp đường cơ sở dài LBL ...........................................................9 1.1.2 Phương pháp đường cơ sở ngắn SBL .......................................................10 1.1.3 Phương pháp đường cơ sở cực ngắn USBL ..............................................10 1.1.4 Các hệ thống kết hợp ................................................................................11 1.2 Tần số sử dụng trong các hệ thống định vị sóng âm...................................11 1.3 Các thành phần của hệ thống định vị bằng sóng âm ..................................12 1.4 Sai số của các hệ thống định vị sóng âm ......................................................13 1.4.1 Sai số tương đối của hệ thống đường cơ sở dài LBL ................................13 1.4.2 Sai số của hệ thống đường cơ sở ngắn SBL và cực ngắn USBL ..............13 1.4.3 Các nguồn nhiễu ảnh hưởng tới hệ thống định vị bằng sóng âm ..............14 1.4.4 Tầm nhìn thẳng .........................................................................................15 1.4.5 Hiện tượng đường truyền sóng bị bẻ cong và vùng mù ............................15 CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÝ CỦA HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ USBL VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH VỊ THỦ CÔNG ....................................................................................18 2.1 Phương pháp định vị thủ công .....................................................................18 2.2 Các bộ thu phát sóng âm ...............................................................................19 2.3 Lan truyền của sóng âm ................................................................................20 2.4 Tín hiệu sóng âm ............................................................................................22 2.4.1 Tín hiệu nguyên gốc..................................................................................22 2.4.2 Tín hiệu điều chế tần số (FM hay còn gọi là CHIRP) ..............................23 2.4.3 Tín hiệu điều chế pha (PSK) .....................................................................24 2.5 Nguyên lý của hệ thống USBL ......................................................................25 3 2.6 Ảnh hưởng của độ nghiêng và góc xoay của bộ thu phát...........................27 2.7 Hiệu chỉnh hệ thống USBL ...........................................................................27 2.7.1 Phương pháp hiệu chỉnh tĩnh ....................................................................28 2.7.2 Phương pháp hiệu chỉnh động...................................................................28 CHƯƠNG 3: XỬ LÝ KẾT QUẢ ĐO BẰNG BỘ LỌC BÙ VÀ KALMAN .......30 3.1 Thu thập dữ liệu .............................................................................................30 3.2 Đánh giá dữ liệu .............................................................................................31 3.3 Kết quả sau khi áp dụng bộ lọc ....................................................................34 3.3.1 Sử dụng bộ lọc thông thấp ........................................................................34 3.3.2 Sử dụng bộ lọc Kalman .............................................................................37 KẾT LUẬN ............................................................................................................39 TÀI LIỆU THAM KHẢO ..........................................................................................40 PHỤ LỤC ................................................................ Error! Bookmark not defined. Mã nguồn (Matlab) ..................................................... Error! Bookmark not defined. Sơ họa vị trí thiết bị trên tàu ..................................................................................41  ...