Tóm tắt luận án Tiến sĩ Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa: Nghiên cứu phát triển hệ thống định vị vô tuyến trong nhà sử dụng anten điều khiển búp sóng

Mục tiêu của luận án nhằm nghiên cứu anten điều khiển búp sóng mảng pha búp sóng hẹp, cấu trúc phẳng, bức xạ ngang định hướng, cải thiện hệ số tăng ích, hiệu suất, hệ số tăng ích, hiệu suất, mở rộng băng thông, dễ chế tạo ứng dụng cho hệ thống định vị vô tuyến trong nhà. Phát triển các hệ định vị vô tuyến trong nhà sử dụng anten điều khiển búp sóng giúp cấu hình hệ thống đơn giản và cải thiện độ chính xác cho hệ thống.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt luận án Tiến sĩ Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa: Nghiên cứu phát triển hệ thống định vị vô tuyến trong nhà sử dụng anten điều khiển búp sóng MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài Thông tin về vị trí của một đối tượng đóng vai trò quan trọng trong các hệ thống kể trên. Luận án tập trung nghiên cứu xác định vị trí của đối tượng trong môi trường trong nhà, đôi khi được định nghĩa là môi trường hẹp có nhiều ràng buộc, nhiều vật cản. Các môi trường điển hình như trong một ngôi nhà, tòa nhà, kho hàng, trung tâm thương mại, bảo tàng,…trong môi trường đó, công nghệ định vị toàn cầu như GPS khó thực hiện do sai số cao. Trong các hệ thống đó, hầu hết tất cả các nhiệm vụ mà robot thực hiện thường là những nhiệm vụ xuất phát từ các câu hỏi như: Tôi ở đâu ? Tôi đang đi đâu ? Tôi làm thế nào để đến được đó ? Như vậy yêu cầu thông tin về vị trí robot là cần thiết phải xác định, từ đó có thể trả lời được các câu hỏi nói trên và dẫn đường cho robot thực hiện các công việc được giao. Hệ thống định vị áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau nổi bật nhất là: y tế, kinh doanh, giải trí và các lĩnh vực khác. Từ những nhu cầu lớn của thị trường, các hệ thống định vị trong nhà được nghiên cứu và phát triển với nhiều công nghệ, kỹ thuật và phương pháp khác nhau. Tiêu biểu được biết đến là hệ định vị vô tuyến sử dụng anten điều khiển búp sóng (AĐKBS) mang lại độ chính xác cao cho hệ thống định vị vô tuyến, bên cạnh đó làm giảm số lượng trạm, giảm độ phức tạp cho hệ thống định vị vô tuyến trong nhà, từ đó giảm giá thành của hệ thống. Những vấn đề còn tồn tại và hướng nghiên cứu của luận án Việc xây dựng hệ thống định vị vô tuyến còn gặp nhiều thách thức về việc: giảm độ phức tạp, giảm số lượng trạm, tăng độ ổn định và độ chính xác cho hệ thống. Giải pháp nghiên cứu và đề xuất các mô hình hệ thống định vị vô tuyến trong nhà, dựa trên các công nghệ không dây kể trên sử dụng AĐKBS tại các dải tần dùng chung ISM từ 2,4 ÷ 2,5 GHz và 5,17 ÷ 5,875 GHz theo các nội dung chính như sau: - Nghiên cứu lựa chọn các mô hình hệ thống định vị vô tuyến trong nhà phù hợp. - Nghiên cứu thiết kế các AĐKBS đạt được búp sóng hẹp theo phương quét, cải thiện hiệu suất, hệ số tăng ích, băng thông, đặc biệt dễ chế tạo và dễ tích hợp vào hệ thống. - Nghiên cứu phát triển AĐKBS phân cực tròn, cải thiện băng thông, hiệu suất bức xạ, hệ số tăng ích và chất lượng phân cực tròn giúp nâng cao hiệu năng của AĐKBS cho hệ định vị vô tuyến trong nhà khi đối tượng thay đổi hướng liên tục. Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu: Nghiên cứu AĐKBS mảng pha búp sóng hẹp, cấu trúc phẳng, bức xạ ngang định hướng, cải thiện: hệ số tăng ích, hiệu suất. Nghiên cứu AĐKBS chuyển búp phân cực tròn, cấu trúc bán cầu, bức xạ định hướng theo nhiều vùng (secto), cải thiện: hệ số tăng ích, tính phân cực tròn, băng thông và hiệu suất. Mặt khác, AĐKBS đạt được những tiêu chí chung như nâng cao: hệ số tăng ích, hiệu suất, mở rộng băng thông, dễ chế tạo ứng dụng cho hệ thống định vị vô tuyến trong nhà. 1 Nghiên cứu phát triển các hệ định vị vô tuyến trong nhà sử dụng AĐKBS giúp cấu hình hệ thống đơn giản và cải thiện độ chính xác cho hệ thống. Đối tượng nghiên cứu: Anten mạch in, AĐKBS. Hệ thống định vị vô tuyến trong nhà sử dụng AĐKBS dựa trên các tham số RSS và AoA. Phạm vi nghiên cứu: Hệ thống định vị trong môi trường hẹp, AĐKBS tương tự. Dải tần số 2,45 GHz; 5GHz và 5,8GHz. Ý nghĩa khoa học của đề tài Về lý luận: Đề xuất những AĐKBS mới góp phần phát triển các giải pháp định vị vô tuyến và tăng chất lượng hệ thống định vị trong nhà. Phát triển hai mô hình định vị vô tuyến trong nhà với sai số nhỏ nhờ sử dụng AĐKBS. Về mặt thực tiễn: Các AĐKBS dễ dàng chế tạo trong nước, tương thích với dải tần các thiết bị không dây phổ biến hiện nay, khả thi khi tích hợp trong các trạm trong các hệ thống định vị đối tượng trong nhà, Những đóng góp chính của luận án Những đóng góp khoa học của luận án gồm: 1. Đề xuất các AĐKBS - AĐKBS mảng pha có búp sóng dải quạt hẹp bốn búp tại tần số 2,45GHz và tám búp tại tần số 5GHz. - AĐKBS mảng pha có búp sóng dải quạt rộng bốn búp tại tần số 2,45GHz. - Đề xuất AĐKBS chuyển búp phân cực tròn tại tần số 5,8GHz 2. Đề xuất các hệ thống định vị: - Hệ thống định vị ba trạm dựa trên chuẩn IEEE 802.15.4, các trạm tích hợp AĐKBS mảng pha có búp sóng dải quạt hẹp. - Hệ thống định vị đơn trạm tích hợp AĐKBS mảng pha có búp sóng dải quạt rộng hoặc tích hợp AĐKBS chuyển búp phân cực tròn. Cấu trúc nội dung của luận án Luận án bao gồm 3 chương, chương 1 trình bày tổng quan về hệ thống định vị vô tuyến trong nhà sử dụng AĐKBS với chi tiết các cấu hình và kỹ thuật định vị. Trong chương 2 của luận án, chi tiết về các thiết kế anten mạch in và AĐKBS mảng pha búp sóng có dạng dải quạt hẹp phục vụ cho hệ thống định vị ba trạm ứng dụng cho các không gian định vị rộng, được trình bày. Các phương pháp thiết kế này đều có thể được sử dụng lại để thực hiện thiết kế anten tại các tần số quan tâm khác. Tiếp theo, chương 3 đề xuất AĐKBS búp sóng dải quạt rộng và hệ thống định vị đơn trạm sử dụng hai AĐKBS mảng pha búp sóng dải quạt rộng. Để nâng chất lượng cho hệ định vị, áp dụng cho các đối tượng thay đổi hướng liên tục, luận án đề xuất AĐKBS chuyển búp phân cực tròn và hệ thống định vị đơn trạm sử dụng AĐKBS chuyển búp phân cực tròn. Phần cuối cùng của luận án là kết luận và hướng phát triển của đề tài. 2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ VÔ TUYẾN TRONG NHÀ SỬ DỤNG ANTEN ĐIỀU KHIỂN BÚP SÓNG 1.1 Tổng quan về các hệ thống định vị vô tuyến trong nhà Hệ thống định vị vô tuyến sử dụng anten truyền thống Sau khi tìm hiểu tổng hợp các hệ thống định vị vô tuyến sử dụng anten truyề ...