Báo cáo tóm tắt kết quả khoa học công nghệ đề tài: Nghiên cứu công nghệ tích hợp và xử lý dữ liệu INS/GPS, phục vụ công tác đào tạo ngành trắc địa - bản đồ

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG<br /> <br /> ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ<br /> <br /> BÁO CÁO TÓM TẮT<br /> KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI<br /> “NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TÍCH HỢP VÀ XỬ LÝ DỮ LIỆU INS/GPS,<br /> PHỤC VỤ CÔNG TÁC ĐÀO TẠO NGÀNH TRẮC ĐỊA - BẢN ĐỒ”<br /> MÃ SỐ: 2015.07.09<br /> <br /> Cơ quan chủ trì đề tài/dự án: Trường ĐH Tài nguyên và Môi trường HN<br /> Chủ nhiệm đề tài/dự án: ThS. Đỗ Văn Dương<br /> <br /> Hà Nội – 2017<br /> <br /> BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG<br /> <br /> ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ<br /> <br /> BÁO CÁO TÓM TẮT<br /> KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI<br /> “NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TÍCH HỢP VÀ XỬ LÝ DỮ LIỆU INS/GPS,<br /> PHỤC VỤ CÔNG TÁC ĐÀO TẠO NGÀNH TRẮC ĐỊA - BẢN ĐỒ”<br /> MÃ SỐ: 2015.07.09<br /> <br /> Chủ nhiệm đề tài/dự án:<br /> (ký tên)<br /> <br /> ThS. Đỗ Văn Dương<br /> <br /> Cơ quan chủ trì đề tài/dự án:<br /> (ký tên và đóng dấu)<br /> <br /> PGS.TS. Phạm Quý Nhân<br /> <br /> Hà Nội - 2017<br /> <br /> 1. Đặt vấn đề<br /> Việc thu thập thông tin địa lý một cách tức thời đang trở nên cần thiết để<br /> phục vụ cho việc thông tin nhanh, ứng phó với các thiên tai, thảm họa thiên nhiên.<br /> Sự phát triển của các ứng dụng tự động hóa trong việc thu thập dữ liệu thông tin địa<br /> lý đang nổi lên là một xu hướng trong những năm gần đây để thay thế cho những<br /> công nghệ truyền thống. Trên thế giới, từ những năm 90 của thế kỷ trước, những hệ<br /> thống lập bản đồ di động mặt đất và hàng không đã được đề xuất và phát triển phục<br /> vụ việc thu thập dữ liệu địa lý một cách tự động, nhanh chóng. Những năm gần đây<br /> chứng kiến sự phát triển mạnh mẽ của các hệ thống lập bản đồ di động sử dụng máy<br /> bay không người lái. Về nguyên lý cơ bản, các hệ thống lập bản đồ di động (MMS)<br /> cũng giống như các hệ thống bay chụp ảnh hàng không truyền thống, trong đó việc<br /> thu thập dữ liệu để thành lập bản đồ bao gồm hai bước chính: (1) Thu nhận hình ảnh<br /> bằng các máy chụp ảnh hoặc đám mây điểm bằng máy quét laser và (2) Tính<br /> chuyển tọa độ các điểm từ hệ tọa độ khung ảnh (máy quét laser) về hệ tọa độ trắc<br /> địa quy chuẩn. Công nghệ phổ biến được sử dụng cho mục đích này là sử dụng hệ<br /> thống tham chiếu tọa độ trực tiếp với sự tích hợp giữa hệ thống định vị toàn cầu<br /> (GPS) và hệ thống định vị quán tính (INS) với các cảm biến quán tính (IMU).<br /> Ở trong nước, cùng với việc phát triển và khai thác sử dụng các hệ thống MMS,<br /> như các hệ thống Lidar hàng không, hệ thống chụp ảnh hàng không sử dụng máy<br /> bay không người lái, các hệ thống định vị, định hướng INS/GPS cũng đã được đề<br /> cập đến.<br /> Tuy nhiên, các nghiên cứu trong nước vẫn còn tồn tại một số hạn chế cần<br /> được nghiên cứu như sau:<br /> - Các nghiên cứu về công nghệ tích hợp INS/GPS trong nước tập trung chủ<br /> yếu vào các ứng dụng cho định vị dẫn đường các phương tiện giao thông và lĩnh<br /> vực quân sự. Việc nghiên cứu hệ thống INS/GPS ứng dụng cho ngành trắc địa bản<br /> đồ vẫn còn hạn chế hoặc chưa đầy đủ.<br /> - Các nghiên cứu trong nước mới nghiên cứu phương pháp tích hợp lỏng,<br /> trong đó trị đo GPS cung cấp cho hệ thống là vị trí hoặc vận tốc của máy thu GPS.<br /> Việc tích hợp chặt trong đó sử dụng trực tiếp các trị đo GPS thô như khoảng cách<br /> giả, trị đo Doppler, hay trị đo pha sóng tải chưa được đề cập.<br /> 1<br /> <br /> - Vẫn còn hạn chế trong việc nghiên cứu đề, xuất tích hợp thêm các cảm biến<br /> phụ trợ nhằm nâng cao độ chính xác và tính ổn định của hệ thống tích hợp.<br /> - Chưa tập trung đến các phương pháp sử lý số liệu cho sử lý sau như các phép<br /> lọc hai chiều, các phép ước lượng trơn để nâng cao độ chính xác của hệ thống.<br /> - Các module phần mềm được giới thiệu trong các nghiên cứu trên chủ yếu là<br /> các module phần mềm mô phỏng hoặc còn rất đơn giản, chưa nhiều các tham số<br /> thiết đặt cho việc xử lý số liệu. Điều này gây khó khăn cho người sử dụng hoặc phát<br /> triển cho các ứng dụng thực tế.<br /> - Các nghiên cứu trong nước vẫn còn hạn chế trong việc nghiên cứu và thử<br /> nghiệm hệ thống INS/GPS trong môi trường nhiễu, khuất tín hiệu GPS.<br /> - Việc thử nghiệm và đánh giá độ chính xác các hệ thống chưa thật sự thuyết<br /> phục và tin cậy do thiếu các hệ thống chuẩn hoặc các phương pháp đo đạc đủ tin cậy.<br /> - Đối với công tác đào tạo trong lĩnh vực Trắc địa-Bản đồ ở Việt nam, công<br /> nghệ GPS đã được đưa vào chương trình giảng dạy, tuy nhiên, trong những năm<br /> gần đây với những công nghệ yêu cầu xác định một cách đồng thời các tham số về<br /> vị trí và hướng ở tần số đầu ra cao như công nghệ Lidar hàng không, công nghệ đo<br /> ảnh sử dụng máy bay không người lái thì riêng công nghệ GPS là chưa đủ mà cần<br /> phải tích hợp thêm hệ thống INS và các phương pháp xử lý số liệu tích hợp.<br /> Để khắc phục những tồn tại trong các nghiên cứu trên, trong đề tài này, tác<br /> giả giải quyết các vấn đề sau:<br /> - Nghiên cứu công nghệ tích hợp INS/GPS ứng dụng cho ngành Trắc địa-Bản đồ.<br /> - Tập trung vào phương pháp tích hợp chặt INS/GPS trong đó sử dụng trực<br /> tiếp các trị đo GPS thô như khoảng cách giả, trị đo Doppler, hay trị đo pha sóng<br /> tải. Với phương pháp tích hợp chặt, hệ thống có thể tận dụng được các tín hiệu<br /> GPS của ít hơn 4 vệ tinh được quan sát, nhờ vậy có thể nâng cao độ chính xác của<br /> hệ thống trong những môi trường đo bị nhiễu, khuất tín hiệu GPS.<br /> - Nghiên cứu tích hợp trị đo INS với trị đo GPS tương đối động để nâng cao<br /> độ chính xác định vị, qua đó có thể kết hợp hệ thống thiết kế với các trạm tham<br /> chiếu tọa độ (Trạm Cors) sẵn có trong khu vực.<br /> - Nghiên cứu, tích hợp thêm các cảm biến phụ trợ như la bàn điện tử, cảm biến<br /> vận tốc, cảm biến độ cao nhằm nâng cao độ chính xác và tính ổn định của hệ thống.<br /> 2<br /> <br /> - Các phép lọc hai chiều, ước lượng trơn sẽ được tập trung nghiên cứu để nâng<br /> cao độ chính xác của phương pháp xử lý số liệu tích hợp.<br /> - Thiết kế và xây dựng phần mềm xử lý số liệu đầu ra của hệ thống tích hợp<br /> với giao diện người dùng để tiện lợi cho việc nghiên cứu, thử nghiệm hoặc có thể sử<br /> dụng cho thực tế sản xuất.<br /> - Nghiên cứu, đề xuất và thử nghiệm hệ thống tích hợp INS/GPS trong đa<br /> dạng các môi trường bị nhiễu, khuất tín hiệu GPS như trong đô thị, môi trường đồi<br /> núi, qua đường hầm.<br /> - Thử nghiệm và đánh giá độ chính xác của hệ thống dựa trên các hệ thống<br /> chuẩn và phần mềm thương mại và bằng các phương pháp đo đạc thực địa chính xác.<br /> - Các nghiên cứu trong đề tài sẽ là cơ sở để cung cấp các tài liệu khoa học, bổ<br /> sung trang thiết bị thí nghiệm phục vụ đào tạo về công nghệ tích hợp INS/GPS, ứng<br /> dụng trong ngành Trắc địa-Bản đồ ở Việt Nam.<br /> 2. Mục tiêu nghiên cứu<br /> -<br /> <br /> Phát triển một hệ thống tích hợp INS/GPS sử dụng các cảm biến quán tính và<br /> <br /> máy thu GPS, phục vụ công tác đào tạo ngành Trắc địa-Bản đồ.<br /> -<br /> <br /> Thiết kế, xây dựng phần mềm để xử lý số liệu tích hợp INS/GPS.<br /> <br /> -<br /> <br /> Thử nghiệm độ tin cậy của hệ thống tích hợp và phần mềm.<br /> <br /> 3<br /> <br />