intTypePromotion=1

Đánh giá ảnh hưởng của mức độ quan sát được đến độ chính xác xử lý tín hiệu trong bộ đo cao kết hợp quán tính – vô tuyến

Chia sẻ: ViSumika2711 ViSumika2711 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

0
27
lượt xem
0
download

Đánh giá ảnh hưởng của mức độ quan sát được đến độ chính xác xử lý tín hiệu trong bộ đo cao kết hợp quán tính – vô tuyến

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết tiến hành phân tích tiêu chuẩn đánh giá mức độ quan sát được cho các biến trạng thái, nghiên cứu ảnh hưởng của mức độ quan sát được các biến trạng thái đến độ chính xác đánh giá sai số ước lượng trong xử lý kết hợp tín hiệu của bộ đo cao quán tính- vô tuyến (QT-VT), nhằm nâng cao chất lượng cho phép đo cao.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Đánh giá ảnh hưởng của mức độ quan sát được đến độ chính xác xử lý tín hiệu trong bộ đo cao kết hợp quán tính – vô tuyến

Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA MỨC ĐỘ QUAN SÁT ĐƯỢC<br /> ĐẾN ĐỘ CHÍNH XÁC XỬ LÝ TÍN HIỆU TRONG BỘ ĐO CAO KẾT<br /> HỢP QUÁN TÍNH – VÔ TUYẾN<br /> Phạm Đức Thỏa1*, Nguyễn Quang Vịnh1, Trần Ngọc Hưởng2<br /> Tóm tắt: Trong xử lý kết hợp tín hiệu sử dụng bộ lọc Kalman, thông thường chỉ<br /> quan tâm đến tính quan sát được của hệ động học theo tiêu chuẩn Kalman. Trong<br /> quá trình xử lý liên kết tín hiệu cần phải biết khả năng quan sát hiệu quả đối với<br /> mỗi phần tử véc tơ trạng thái, vấn đề này ảnh hưởng trực tiếp đến đánh giá sai số<br /> ước lượng các tham số trong bài toán hiệu chỉnh sai số tích lũy trên kênh cao của<br /> hệ thống dẫn đường quan tính. Bài báo tiến hành phân tích tiêu chuẩn đánh giá<br /> mức độ quan sát được cho các biến trạng thái, nghiên cứu ảnh hưởng của mức độ<br /> quan sát được các biến trạng thái đến độ chính xác đánh giá sai số ước lượng trong<br /> xử lý kết hợp tín hiệu của bộ đo cao quán tính- vô tuyến (QT-VT), nhằm nâng cao<br /> chất lượng cho phép đo cao. Kết quả nghiên cứu được mô phỏng kiểm chứng cho<br /> thấy tính đúng đắn thuật toán đã đề xuất.<br /> Từ khóa: Tính quan sát được; Đo cao liên kết; Tiêu chuẩn Kalman.<br /> <br /> 1. ĐẶT VẤN ĐỀ<br /> <br /> Trong thuật toán ước lượng Kalman khi hệ động học quan sát được thì ta phải xem xét<br /> mức độ quan sát được như thế nào. Mức độ quan sát được lần đầu tiên được Kalman đề<br /> xuất năm 1963, sau đó Р.Г. Браун đưa ra một số khái niệm tiêu chuẩn quan sát được vào<br /> năm 1966 [4]. Các nghiên cứu tiếp sau và tiêu chuẩn mức độ quan sát được nhờ các giá trị<br /> sai số tương hỗ khi đánh giá các biến véc tơ trạng thái và các sai số quan sát, tuy nhiên<br /> việc tính toán cho tiêu chuẩn này còn phức tạp. Tiêu chuẩn đánh giá đơn giản mức độ<br /> quan sát được đưa ra năm 1987 đề xuất phải phân tích tạp đo [8]. Đến năm 1994 do В.Н.<br /> Афанасьев và К.А. Неусыпин đã đưa ra khái niệm cụ thể xem xét cả hai về độ chính xác<br /> ước lượng và phân tích tạp đo, mức độ quan sát được xác định tỷ số phương sai của phần<br /> tử bất kỳ của véc tơ trạng thái và phương sai của véc tơ trạng thái được đo trực tiếp có tính<br /> tới phương sai của tạp đo [3],[7].<br /> Để khắc phục sai số tích lũy cố hữu trong bộ đo cao quán tính (ĐCQT), tiến hành kết<br /> hợp với bộ ĐCQT với bộ đo cao vô tuyến (ĐCVT), trong công trình nghiên cứu [1],[2]<br /> cho kết quả khẳng định hiệu quả rõ rệt làm tăng độ chính xác ước lượng các phần tử véc tơ<br /> trạng thái của ĐCQT. Tuy nhiên, quá trình xử lý tín hiệu trong bộ QT-VT bằng bộ lọc<br /> Kalman không phải tất cả các biến trạng thái lúc nào cũng được quan sát tốt. Để đánh giá<br /> mức độ quan sát được của các biến trạng thái tại từng thời điểm xử lý tín hiệu, ta sử dụng<br /> tiêu chuẩn đánh giá mức độ quan sát được [6] dựa vào việc hiệu chỉnh các tham số đặc<br /> trưng cho cấu trúc của bộ đo cao kết hợp QT-VT trong dải xác định ở điều kiện bay cụ thể.<br /> Nâng cao chất lượng xử lý kết hợp tín hiệu đo cao trong bộ đo cao QT-VT trên cơ sở đánh<br /> giá sai số ước lượng các biến trạng thái và thời gian quá độ đến hội tụ.<br /> 2. CẤU TRÚC CỦA BỘ ĐO CAO QUÁN TÍNH - VÔ TUYẾN<br /> ỨNG DỤNG TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ QUAN SÁT ĐƯỢC<br /> 2.1. Mô hình mẫu tín hiệu sai số đầu vào của bộ đo cao kết hợp QT-VT<br /> Sai số đo cao trên đầu ra kênh cao của hệ thống dẫn đường quán tính bao gồm sai số<br /> cảm biển, nhiễu và sai số tính toán, trong đó sai số đo gia tốc và sai số theo tốc độ trôi<br /> ngẫu nhiên của con quay cần được đánh giá ước lượng, đưa về hiệu chỉnh thường xuyên<br /> nếu không sẽ tích lũy lớn dần theo thời gian.<br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 60, 4 - 2019 73<br /> Kỹ thuật điều khiển & Điện tử<br /> <br /> Mô hình sai số ĐCQT sẽ được viết bằng phương trình vi phân đơn giản[5].<br /> H   V<br /> <br />  g<br />     2  H  a  g<br /> V<br /> (1)<br />   R<br /> a  .a  u<br /> a<br /> <br /> g  .g  u g<br /> Trong đó:   1 a ,   1 g ; a , g là khoảng tương quan của các sai số  a y  t  và  g  t  ;<br /> u a , u g là các dạng nhiễu trắng với kỳ vọng toán học bằng không và hàm tương quan<br /> Bua  t   22a ( t  ); Bua  t   22g ( t  ) .<br /> Nguyên nhân gây sai số trong xử lý tín hiệu tại đầu ra của ĐCVT chủ yếu vẫn là độ<br /> chệch ước lượng (  H vt  t  ) và sai số thăng giáng (  H tg  t  ), trong đó, độ chệch ước lượng<br /> độ cao sẽ là quá trình dao động ngẫu nhiên thay đổi chậm  H vt  t  và được thể hiện ở dạng<br /> quá trình Markov chuẩn và thỏa mãn phương trình vi phân tuyến tính bậc nhất:<br /> <br />  H vt  t    vt H vt  t   u H  t  ;<br /> vt<br /> (2)<br /> trong đó:  vt  1  vt - hằng số tương quan dịch chuyển; τvt - khoảng tương quan dịch<br /> chuyển; u  H  t  - tạp trắng hình thành với kỳ vọng toán bằng 0 và hàm tương quan:<br /> vt<br /> <br /> <br /> <br />  <br /> Bu H    m u Hvt  t  u Hvt  t     2 vt vt2   t   <br /> vt<br /> <br /> Giá trị τvt được xác định bởi các kích thước hình học của mức trung bình bề mặt theo<br /> phân bố địa hình khác nhau và tính chất cơ động của thiết bị bay.<br /> Như vậy, quá trình làm việc của bộ ĐCQT sẽ cho sai số đầu ra là δHqt(t) và bộ ĐCVT<br /> cho sai số đầu ra là δHvt(t). Tín hiệu đầu vào của bộ đo cao kết hợp QT-VT sẽ là z(t) =<br /> δHqt(t) – δHvt(t). Bộ lọc xử lý kết hợp tín hiệu đo cao sẽ tạo ra ước lượng tối ưu các sai số<br /> trạng thái đưa đến hiệu chỉnh các sai số trạng thái của bộ ĐCQT. Để đánh giá được chất<br /> lượng trong quá trình xử lý kết hợp tín hiệu trong bộ đo cao QT-VT sử dụng bộ lọc<br /> Kalman (KM) cần phải biết mức độ quan sát được của các biến trạng thái trên cơ sở ứng<br /> dụng tiêu chuẩn đánh giá mức độ quan sát được (ĐMQSĐ) các biến trạng thái. Sơ đồ cấu<br /> trúc bộ đo cao kết hợp QT-VT sử dụng tiêu chuẩn ĐMQSĐ thể hiện trên hình 1.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 1. Sơ đồ cấu trúc bộ đo cao kết hợp QT-VT<br /> sử dụng tiêu chuẩn ĐMQSĐ.<br /> 2.2. Xây dựng tiêu chuẩn đánh giá mức độ quan sát được trong bộ đo cao quán tính-<br /> vô tuyến<br /> Để biết khả năng quan sát một cách hiệu quả mỗi phần tử cụ thể của véc tơ trạng thái.<br /> Xét mô hình sai số đánh giá độ chính xác ước lượng véc tơ trạng thái của bộ đo cao QT-<br /> VT cho hệ động học tuyến tính dừng theo hệ phương trình (3).<br /> <br /> <br /> <br /> 74 P. Đ. Thỏa, N. Q. Vịnh, T. N. Hưởng, “Đánh giá ảnh hưởng … quán tính - vô tuyến.”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br />   V  t <br /> H(t)<br /> <br /> V t   2 g  H t  a t  g t<br />     R     <br /> <br /> a  t   .a  t   u a  t  (3)<br />  <br /> g  t   .g  t   u g  t <br />  <br />  H vt  t    vt H vt  t   u Hvt  t <br /> <br /> Khi xét đặc tính chính xác của bộ đo cao QT-VT cần phải chuyển thuật toán lọc KM<br /> liên tục sang rời rạc, khảo sát đặc tính làm việc rời rạc của bộ đo cao QT-VT nhờ thuật<br /> toán lọc kết hợp Kalman tối ưu. Ta có phương trình trạng thái (4) và phương trình đo (5)<br /> dạng rời rạc đối với bộ đo cao kết hợp QT-VT.<br /> xk   k ,k 1 xk 1   k uk ; (4)<br /> zk  H k xk  vk ; (5)<br />  H   1 T 0 0 0 <br />  V   2 gT / R <br />    1 T T 0  ;<br /> trong đó: ;<br /> xk    a   k ,k 1  E  F (tk )T   0 0 1  T 0 0 <br />    <br />  g   0 0 0 1  T 0 <br />  Hvt   0 0 0 0 1  vtT  t t<br /> k<br /> <br /> <br />  0 0 0 <br />  T 2<br /> T 2<br /> 0 <br /> T<br />  ;<br />  k    k ,k 1 (tk )T    T T   1 0 0 <br />  <br />  0 T T   1 0 <br />  0 0 T T  vt  1 <br /> <br /> g là gia tốc trọng trường, R là bán kính trái đất, T là khoảng rời rạc của thuật toán lọc<br /> Kalman dạng rời rạc.<br /> Điều kiện khởi tạo: x (0 / 0)   0 ; P  0 / 0  diag  vt2 0 2a 2g  vt2  ;<br /> <br /> Ta chia mỗi bước đo thành n nhịp tk , tk  n 1  và biểu diễn các phép đo này qua véc tơ<br /> trạng thái trong nhịp thứ nhất tk [6].<br /> zk  Hxk  vk<br /> zk 1  H k 1 k 1,k xk  H k 1 k w k  vk 1<br /> .... ........... ............... (6)<br /> zk  4  H k  4  k  4,k 3 .... k 1,k xk  H k 3 k 3,k  2 .... k 1,k  k w k  ..... <br />  H k  4  k 3 w k 3  vk  4<br /> Viết biểu thức (6) ở dạng ma trận: z k*  Oxk  vk* ; (7)<br /> T<br /> trong đó: z *k   z k z k 1 .... z k  4  ;<br /> T<br /> O   H k H k 1 k 1,k .... H k  4  k  4,k 3 ... k 1,k  ;<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 60, 4 - 2019 75<br /> Kỹ thuật điều khiển & Điện tử<br /> <br /> Thay các giá trị ma trận  k , k 1 vào biểu thức ma trận quan sát O tại các thời điểm tk<br /> ta có:<br />  1 0 0 0 1 <br />  1 T 0 0 T . CM ( k )  1 <br />  <br /> O   2 gkT 2 R  1 2T T2 T2  T . vt ( k )  1T . vt ( k 1)  1 <br /> <br />  4T 2 g R  2T 2 g<br />  k k 1 R  1 2T  T  2 g k 1T 2 R  1 T 2  3  T   T 2  3  T   T . vt ( k )  1T . vt ( k 1)  1T . vt ( k  2)  1<br />  O51 O52 O53 O54 O55 <br /> <br /> O51  2T 2  2 g k 1  g k  2  R  2T 2 g k  2 g k  2T 2 R  3  R ;<br /> <br />   <br /> O52  2T  T  2 g k  2T 2  R  1  T  4T 2 g k 1  R   2T 2 g k  2  R  1 ; <br /> <br /> O53  T 2  2T 2 gk  2 R  3  T  1T  3 ; <br />  2<br /> O54  T 2  2T 2 gk 2 R  3  T   1 ; <br /> O55   T .vt ( k )  1T .vt ( k 1)  1T .vt ( k 2)  1T .vt ( k 3)  1 .<br /> Ma trận O là ma trận quan sát được tính từ (7). Hệ không dừng (4) và (5) quan sát được<br /> trong khoảng tk , tk  4  nếu bậc ma trận O bằng n, nghĩa là rank O   n .<br /> Do đó biểu diễn véc tơ trạng thái ở nhịp đầu tiên của phép đo từ phương trình trạng<br /> thái: xk  O * zk*  O *vk* (8)<br /> O* là ma trận nghịch đảo của O .<br /> Trong bộ đo cao kết hợp QT-VT thì chỉ có phẩn tử trạng thái độ cao được đo, nghĩa là<br /> H k  1 0 .... 1 , để tính mức độ quan sát được các phần tử véc tơ trạng thái của hệ<br /> thì hình thành phép đo z  x k   O* z*k có dạng:<br /> z  H   z k  z k  4<br /> z  V    21,k z k   22,k z k 1  .....  25,k z k  4<br /> (9)<br /> z  a   31,k z k  32,k z k 1  .....  35,k z k  4<br /> z  g    41,k z k   42,k z k 1  .....   45,k z k  4<br /> Các hệ số ij,k  j  1, 2,...,5  là hàng thứ i của ma trận O*. Tính phương sai sai số của các<br /> biến trạng thái tại các thời điểm k theo công thức (10):<br /> n<br /> <br />  [x k  x k ]T [x k  x k ]<br /> 2<br /> M  x i,k    ; k 1 (10)<br />  n <br /> trong đó: i = 1,2,3,4 tương ứng với các phần tử trạng thái H, V, a, g .<br /> Cường độ phương sai tạp đo dẫn xuất của phần tử thứ i véc tơ trạng thái ( R*i ) được xác<br /> định bởi các hệ số hàng thứ i của ma trận O* ij,k  j  1, 2,...,5  nghĩa là:<br /> 2 2 2<br /> R*i   i1,k    i2,k   ....   i5,k   R 0k ; (11)<br />  <br /> với Rk0 là phương sai ban đầu của tạp đo vk.<br /> Đánh giá mức độ quan sát được của các biến trạng thái trong bộ đo cao theo biểu thức:<br /> <br /> <br /> 76 P. Đ. Thỏa, N. Q. Vịnh, T. N. Hưởng, “Đánh giá ảnh hưởng … quán tính - vô tuyến.”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> 2 2<br /> M  x i,k   R 0k M  x i,k  <br />     ; (12)<br /> D xk   2<br />  5<br /> <br /> M  H  R  *i 2 2<br />   M  H     ij,k <br />   j1<br /> trong đó: M  x i,k 2  là phương sai phần tử thứ i của véc tơ trạng thái;<br />  <br /> 2<br /> M   H   là phương sai véc tơ trạng thái đo trực tiếp là độ cao;<br />  <br /> i = 2,3,4 tương ứng với véc tơ trạng thái V, a, g<br /> Để biết độ chính xác ước lượng đến<br /> mức nào trong xử lý kết hợp tín hiệu sử<br /> dụng bộ lọc Kalman cần biết mức độ quan<br /> sát được của từng véc tơ trạng thái [3] trên<br /> cơ sở tiêu chuẩn đánh giá mức độ quan sát<br /> được. Vì vậy, biểu thức (12) lần lượt xác<br /> định mức độ quan sát được của các biến<br /> trạng thái của bộ ĐCQT tại thời điểm tk.<br /> Đối với mỗi đối tượng thiết bị bay, qua quá<br /> trình nghiên cứu thực nghiệm thì người<br /> thiết kế có được bộ cơ sở dữ liệu và đưa ra<br /> mức ngưỡng quan sát cho từng phần tử véc<br /> tơ trạng thái tại một điều kiện bay cụ thể.<br /> Theo (12) khi giảm cường độ tạp đo dẫn<br /> xuất R*i, tức là làm tăng mức độ quan sát<br /> được D(xi,k) của các phần tử véc tơ trạng<br /> thái tương ứng. Lúc này độ chính xác ước<br /> lượng véc tơ trạng thái sẽ tăng lên, độ<br /> chính xác xử lý kết hợp tín hiệu đo cao<br /> cũng tăng lên. Đây là cơ sở để ta xây dựng<br /> thuật toán nâng cao chất lượng xử lý kết<br /> hợp tín hiệu trong bộ đo cao kết hợp QT-<br /> VT. Theo [5], [7] khi thiết bị bay bay qua<br /> các bề mặt địa hình có mức phân bố có<br /> kích thước lớn thì khoảng tương quan dịch Hình 2. Lưu đồ thuật toán xử lý kết hợp tín<br /> kết hợp tín hiệu đo cao ứng dụng tiêu chuẩn<br /> chuyển τvt sẽ thay đổi trong dải (5  25)<br /> đánh giá mức độ quan sát được.<br /> giây, khi địa hình có mức phân bố có kích<br /> thước nhỏ thì giá trị τvt có giá trị lớn hơn nhiều. Lưu đồ thuật toán xử lý kết hợp tín hiệu đo<br /> cao trong bộ đo cao kết hợp QT-VT ứng dụng tiêu chuẩn đánh giá mức độ quan sát được<br /> thể hiện trên hình 2.<br /> 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN<br /> Kết quả mô phỏng là minh chứng mối quan hệ giữa đánh giá sai số các phần tử véc tơ<br /> trạng thái trong thuật toán lọc Kalman với mức độ quan sát được tương ứng. Thiết lập biểu<br /> thức tính tiêu chuẩn đánh giá mức độ quan sát được các biến trạng thái theo (12) cho bộ đo<br /> cao kết hợp QT-VT và đánh giá sai số ước lượng các phần tử véc tơ trạng thái theo mức độ<br /> quan sát được tương ứng trên lưu đồ thuật toán hình 2. Mô phỏng với các tham số đầu vào<br /> giả định một chủng loại thiết bị như sau: α = 100s-1 ; β = 20s-1; T = 1s; σδa2 = 10-4(m2/s4); τg<br /> = 200(s); σδg2 = 10-6(m2/s4) ; σvt2 = 1000(m2/s4); R = 6,371.106 m. Khi tham số  vt thay đổi<br /> trong dải tương ứng với điều kiện bay trên bề mặt trái đất có phân bố địa hình phổ biến với<br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 60, 4 - 2019 77<br /> K<br /> Kỹỹ thuật điều khiển & Đi<br /> Điện<br /> ện tử<br /> <br /> kích thước<br /> thước lớn ho<br /> hoặc<br /> ặc thay đđổi<br /> ổi khoảng thời gian rời rạc T của thuật toán lọc. Kết quả mô<br /> phỏng thể hiện tr<br /> phỏng trên<br /> ên các hình (3  8) và b<br /> bảng<br /> ảng 1, bảng 2.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 3 Đánh giá m<br /> Hình 3. mứcức độ quan sát đđư<br /> ược<br /> ợc sai Hình 4.. Đánh giá sai ssố ố vận tốc khi T =2s<br /> số<br /> ố vận tốc khi T = 2s và thay đổi<br /> đ τvt =10s và τvt thay đđổi<br /> ổi 1-- Giá trị<br /> tr sai ssố thực<br /> thực tế; 22-<br /> (Đồồ thị 1)<br /> 1), τvt = 16s(Đồ<br /> 16s(Đồ thị 2).<br /> 2) Khi τvt = 10s<br /> 10s;; 33- Khi<br /> Khi τvt = 16s.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 5.. Đánh giá m mức<br /> ức độộ quan sát đđược<br /> ược<br /> ợc sai Hình 6.6. Đánh giá sai ssố ố gia tốc<br /> ốc khi T =2s<br /> ssố gia tốc<br /> ốc khi T = 2s và thay đổi ổi τvt = 10s và τvt thay đổi<br /> đ 11- Giá trị trị sai ssốố thực<br /> thực tế; 22-<br /> (Đồ<br /> (Đồ thị 1) vvà τvt = 16s (Đồ<br /> 16s(Đ ồ thị 2).<br /> 2) Khi<br /> Khi τvt = 10s<br /> 10s; 3-- Khi τvt = 16s.<br /> <br /> Bảng 1. Bảng<br /> Bảng Bảng đánh giá sai lệch vận tốc vvà<br /> à gia tốc<br /> tốc tại τvt khác nhau.<br /> Sai số<br /> số trung bbình<br /> ình ố (m2/s2);<br /> Phương sai sai ssố Độ<br /> ộ lệch quân ph<br /> phương<br /> ương<br /> Thời<br /> Thời gian (m/s); (m/s )2 2 4<br /> (m /s ) (m/s) ); (m/s2)<br /> (600<br /> (600÷1000)<br /> 1000)s<br /> 1000)<br />  vt  10 s  vt  16<br /> 16ss  vt  10s<br /> 10 s  vt  16 s  vt  10<br /> 10ss  vt  16s<br /> 16 s<br /> Sai ssố<br /> ố vận tốc 1,2749 1,465 0,9332 1,354 0,966 1,164<br /> -3 -3 -4<br /> - -4 -22<br /> Sai ssố<br /> ố gia tốc 0,092<br /> 0,092.10<br /> .10 0,115.10<br /> 0,115.10 3,2446. 10 3,709. 10 1,8015.10<br /> 1,8015.10 ,926.. 10-2<br /> 1,9 -<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 0.342<br /> 0.3<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 0.157<br /> 0.1<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 7. Đánh giá cấp<br /> cấp độ quan sát sai số vận Hình 8. Đánh giá sai ssốố vận tốc tại các T<br /> tốc<br /> ốc tại khoảng rời<br /> ời rạc khác nhau (ττvt = 16s<br /> 16s):<br /> ): khác nhau (τvt = 16s<br /> 16s):<br /> ): 1-- Giá tr<br /> trịị sai số th<br /> thực<br /> ực<br /> 1-<br /> 1 Khi T = 1s và 2- Khi T = 2s.<br /> 2s tế;2<br /> ế;2- Khi T = 1s; 3-<br /> 3 Khi T = 2s.<br /> <br /> <br /> 78 P. Đ.<br /> Đ Th<br /> hỏa<br /> ỏa, N. Q. V ịnh,, T. N. Hư<br /> Vịnh Hưởng<br /> ởng “Đánh<br /> ởng, Đánh giá ảnh hư<br /> hưởng<br /> ởng … quán tính - vô tuy ến.””<br /> tuyến<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> Bảng 2. Bảng đánh giá sai lệch vận tốc tại T khác nhau ở trạng thái xác lập.<br /> Khoảng rời Sai lệch trung bình Phương sai sai số Sai lệch quân phương<br /> rạc (m/s) (m2/s2) (m/s)<br /> T = 1 (s) 1,255 1,197 1,094<br /> T = 2 (s) 1,465 1,354 1,164<br /> Việc đánh giá chất lượng quan sát được đối với mỗi phần tử trạng thái tốt hay xấu sử<br /> dụng tiêu chuẩn đánh giá mức độ quan sát được. Kết quả hình (3 ÷ 8) cho thấy cấp độ<br /> quan sát của các phần tử trạng thái khác nhau điều kiện bay thay đổi, tương ứng với mỗi<br /> cấp độ quan sát cho một giá trị lượng sai số trạng thái. Điều này đúng với thực tế; vì quá<br /> trình bay của TL thì điều kiện bay luôn thay đổi (giá trị khoảng tương quan độ chệch ước<br /> lượng τvt sẽ thay đổi) làm cho cường độ của tạp đo ở mỗi bước đo trong từng phép đo là<br /> khác nhau, dẫn đến chất lượng qua sát các biến trạng thái thay đổi. Cụ thể trong khoảng<br /> thời gian (600÷1000)s với các giá trị khác nhau τvt = 10 giây và τvt = 16 giây thì giá trị<br /> phương sai sai số của vận tốc (hình 4) và của gia tốc kế (hình 6) có giá trị tương ứng là<br /> 0,9332; 1,354 (m2/s2) và 3,2446. 10-4 ; 3,709.10-4 (m2/s4)<br /> Mặt khác, độ chính xác ước lượng xử lý kết hợp tăng lên khi ta hiệu chỉnh các tham số<br /> đặc trưng của thuật toán lọc, coi đây là bước đánh giá nâng cao sau khi hiệu chỉnh tham số<br /> của điều kiện bay. Cụ thể trên hình 7;8; bảng 2 ta thấy cũng trng khoảng thời gian đánh giá<br /> (600 ÷ 1000)s với việc giảm giá trị T từ 2 giây xuống 1 giây thì cấp độ quan sát sai số vận<br /> tốc tăng lên, cụ thể tại t = 750s thì cấp độ quan sát tăng từ 0,157 lên 0,342 (hình 7), tương<br /> ứng khi đánh giá phương sai sai số vận tốc giảm đi 0,157 m2/s2 (hình 8).<br /> 4. KẾT LUẬN<br /> Kết quả phân tích và mô phỏng của bài báo cho thấy: Trên cơ sở mối tương quan giữa<br /> mức độ quan sát được của các biến trạng thái và sai số ước lượng xử lý kết hợp tín hiệu<br /> trong bộ đo cao QT-VT, độ chính xác ước lượng được cải thiện rõ rệt nhờ hiệu chỉnh các<br /> tham số đặc trưng, sử dụng tiêu chuẩn đánh giá mức độ quan sát được để đánh giá mức độ<br /> quan sát được các biến trạng thái. Việc tăng mức độ quan sát được các biến trạng thái dẫn<br /> đến tăng đáng kể độ chính xác ước lượng trong xử lý kết hợp tín hiệu đo cao. Khi mức độ<br /> quan sát được không vượt ngưỡng quan sát, lúc này các mô hình tiên nghiệm trong thuật<br /> toán lọc Kalman trở nên không phù hợp với quá trình thực của sự biến thiên sai số của các<br /> phần tử trạng thái trong bộ đo cao kết hợp, có thể ngoại suy sai số các biến trạng thái một<br /> cách gián tiếp bằng thuật toán di truyền, thuật toán tự tổ chức … khắc phục những hạn chế<br /> mà bộ lọc Kalman không giải quyết được. Đây cũng là hướng nghiên cứu tiếp theo của<br /> nhóm tác giả.<br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> [1]. Phạm Hải An (2011), “Về một phương pháp nhận dạng chuyển động cho một lớp<br /> phương tiện cơ giới quân sự sử dụng đa cảm biến ”, Luận án TS kỹ thuật.<br /> [2]. Phạm Tuấn Hải (2014), “ Nâng cao chất lượng hệ dẫn đường thiết bị bay trên cơ sở<br /> áp dụng phương pháp xử lý thông tin kết hợp”, Luận án TS kỹ thuật.<br /> [3]. Афанасьев В.Н., Неусыпин К.А.; (1994), Навигационный комплекс, Пат.<br /> 2016383 Российская Федерация, МПК G01C 23/00. Бюл. № 13.<br /> [4]. Brown R.G. (1966) Not just observable, but how observable, National<br /> Electronics Conference Proceedings, № 22. P. 409-714.<br /> [5]. Жуковкий А.П, Расторгуев В.В (1998), Комплекслые Радиосистемы Навигации и<br /> Управления Самолетов, Москва.<br /> [6]. Неусыпин К.А., Шэнь Кай (2017), “Разработка высокоточных aлгоритмов<br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 60, 4 - 2019 79<br /> Kỹ thuật điều khiển & Điện tử<br /> <br /> коррекции навигационных cистем летательных аппаратов”, Н.Э.Баумана,<br /> Москва.<br /> [7]. Пупков К.А., Неусыпин К.А. (1997), Вопросы теории и реализации систем<br /> управле-ния и навигации. М.: Биоинформ, 368 с.<br /> [8]. Салычев О.С.(1987), Скалярное оценивание многомерных динамических систем.<br /> М.: Машиностроение, 216 с.<br /> ABSTRACT<br /> EVALUATING THE INFLUENCE OF THE OBSERVABILITY LEVEL TO THE<br /> EXACTNESS OF PROCESSING SIGNALS IN THE COMBINATION OF THE<br /> INERTIA HEIGHT METER AND THE RADIO HEIGHT METER<br /> In the combined process of signal using the Kalman filter in general we pay<br /> attention only to the observability of the dynamics system by the Kalman criterion.<br /> In the combined process of signal it is necessary to know the effective observability<br /> capacity relative to each component of the status vector, this problem influences<br /> directly to the evaluation of the error of approximating parameters in the height<br /> channel of the inertial navigation system. In this paper we analyze the criterion of<br /> the evaluation of the observability level for status variables, study the influence of<br /> the observability level of status variables to the process of evaluation signal of the<br /> inertia-radio height meter. The research results are simulated, tested and show the<br /> correctness of the proposed algorithm.<br /> Keywords: The observability; High measuring combination; Standard Kalman.<br /> <br /> Nhận bài ngày 12 tháng 11 năm 2018<br /> Hoàn thiện ngày 17 tháng 12 năm 2018<br /> Chấp nhận đăng ngày 16 tháng 4 năm 2019<br /> 1<br /> Địa chỉ: Viện Tên lửa – Viện KHCN quân sự;<br /> 2<br /> Viện Công nghệ - Tổng cục CNQP.<br /> *<br /> Email: thoadthv34@gmail.com.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 80 P. Đ. Thỏa, N. Q. Vịnh, T. N. Hưởng, “Đánh giá ảnh hưởng … quán tính - vô tuyến.”<br />
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2