Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nâng cao chất lượng cho các thiết bị định vị dẫn đường sử dụng GPS phục vụ bài toán giám sát quản lý phương tiện giao thông đường bộ

Bé GI¸O DôC Vµ §µO T¹O<br /> TR¦êNG §¹I HäC GIAO TH¤NG VËN T¶I<br /> <br /> NG¤ THANH B×NH<br /> <br /> N¢NG CAO CHÊT L¦îNG CHO C¸C THIÕT BÞ §ÞNH VÞ<br /> DÉN §¦êNG Sö DôNG GPS PHôC Vô BµI TO¸N GI¸M S¸T<br /> QU¶N Lý PH¦¥NG TIÖN GIAO TH¤NG §¦êNG Bé<br /> ngµnh: Kü thuËt ®iÒu khiÓn vµ tù ®éng hãa<br /> M· sè: 62520216<br /> <br /> Tãm t¾t LUËN ¸N TIÕN SÜ Kü THUËT<br /> <br /> Hµ Néi - 2015<br /> <br /> Luận án được hoàn thành tại: Trường Đại học Giao thông Vận tải<br /> Người hướng dẫn khoa học:<br /> <br /> 1. GS.TS. Lê Hùng Lân<br /> <br /> 2. PGS.TS. Nguyễn Thanh Hải<br /> <br /> Phản biện 1:<br /> <br /> GS.TSKH. Cao Tiến Huỳnh<br /> <br /> Phản biện 2:<br /> <br /> PGS.TS. Nguyễn Quang Hoan<br /> <br /> Phẩn biện 3:<br /> <br /> PGS.TS. Nguyễn Văn Liễn<br /> <br /> Luận án sẽ được bảo vên trước Hội đồng chấm luận án tiến sĩ cấp Trường họp<br /> tại: ……………………………………………………………………………….<br /> vào hồi ……… giờ, ngày …... tháng …… năm 2015.<br /> <br /> Có thể tìm hiểu luận án tại:<br /> -<br /> <br /> Thư viện trường Đại học Giao thông Vận tải<br /> <br /> -<br /> <br /> Thư viện quốc gia<br /> <br /> DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN<br /> ĐẾN LUẬN ÁN<br /> [1]. Chủ trì 01 đề tài nhánh trong đề tài NCKH cấp Nhà nước (KC.06.02/06-10)<br /> và 01 nhánh Dự án chế thử trong Chương trình khoa học công nghệ trọng<br /> điểm cấp Nhà nước (KC06.DA08/11-15); 01 đề tài cấp Bộ (B2007-04-27);<br /> 01 đề tài Dự án GDDH II (EEC 8.13); 03 đề tài cấp trường (T2009-ĐĐT-31,<br /> T2010-ĐĐT-15 và T2011-ĐĐT- 15).<br /> [2]. Ngô Thanh Bình (2009); “Phát triển công cụ làm trơn RTS trong xác định<br /> quỹ đạo chuyển động”; Tạp chí khoa học GTVT, số 27, trang 112 – 117.<br /> [3]. Thanh Binh Ngo, Hung Lan Le, Thanh Hai Nguyen (2009); “Survey of<br /> Kalman Filters and Their Application in Signal Processing”; Hội thảo quốc<br /> về Tính toán thông minh, AICI09, trang 335 – 339.<br /> [4]. Ngô Thanh Bình (2010); “Phát triển công cụ lọc UKF (Unscented Kalman<br /> Filter) trong xử lý tín hiệu”; Tạp chí Khoa học GTVT, số 32, trang 27 – 33.<br /> [5]. Ngô Thanh Bình (2011); “Tính toán hệ INS trên miền rời rạc”; Tạp chí Khoa<br /> học GTVT, số tháng 7/2011, trang 129 – 134.<br /> [6]. Nguyễn Quang Tuấn, Ngô Thanh Bình (2011); “Công nghệ tích hợp INSGPS trong giám sát giao thông”; Tạp chí khoa học GTVT, Bộ Giao thông<br /> Vận tải, số tháng 9, trang 39 – 43.<br /> [7]. Le Hung Lan, Nguyen Thanh Hai, Nguyen Quang Tuan, Ngo Thanh Bình<br /> (2011); “Introduction TBN Methode in z-Domain Using in Signal<br /> Procesing”; Tạp chí khoa học quốc tế MADI – SWJTU – UTC số 3, trang 13<br /> – 21.<br /> [8]. Ngô Thanh Bình (2011); “Xử lý góc Heading trong hệ thống tích hợp<br /> GPS/INS”; Tạp chí Khoa học GTVT, số 36, trang 62 – 67.<br /> [9]. Thanh Binh Ngo, Thanh Hải Nguyễn (2012); “Design of a system for<br /> management and monitoring of vehicles transporting solid waste in open-cast<br /> coal mines”; Tạp chí khoa học quốc tế: Journal of Vietnamese Environment,<br /> Vol.3 No.2, trang 92-97.<br /> [10]. Thanh Binh Ngo (2012); “Improvement of the quality of integrated INS/GPS<br /> devices based on fuzzy logic”; Hội thảo toàn quốc về Cơ Điện tử: The 6th<br /> Vietnam Conference on Mechatronics; Hanoi, 14-15 Dec. 2012. VCM2012,<br /> trang 411 – 418.<br /> [11]. Binh T. Ngo, Francesco Biral, Lan H. Le, Hai T. Nguyen (2014);<br /> “Improvement of the Quality of Vehicles Positioning and Management<br /> Systems Based on using MEMS INS 9-DOF and GPS Devices”; International<br /> conference nSTf 2014, NACENTECH, Hanoi; trang 361 – 376.<br /> <br /> 1<br /> MỞ ĐẦU<br /> 1. Giới thiệu tóm tắt luận án<br /> Luận án đi sâu nghiên cứu giải quyết vấn đề tồn tại trong suốt thời gian qua là<br /> vấn đề trôi dữ liệu của INS. Từ đó, luận án đưa ra giải pháp thiết kế hệ thống tích<br /> hợp GPS/INS trên cơ sở cấu trúc phân tán nhằm nâng cao chất lượng cho các thiết<br /> bị định vị dẫn đường sử dụng GPS phục vụ bài toán giám sát phương tiện giao<br /> thông đường bộ. Bằng cách phát triển phương pháp tự động hiệu chỉnh ma trận<br /> quay cho thiết bị trên xe và bộ lọc UKF cho thiết bị tại trạm. Giải pháp phân tán của<br /> luận án đã giải quyết được vấn đề sai số tích lũy của INS, tính phi tuyến của hệ<br /> thống và xử lý thời gian thực. Các sản phẩm thực tế phát triển trên cơ sở giải pháp<br /> của luận án đã được ứng dụng thành công trong thực tế.<br /> Nội dụng của luận án được chia thành phần tổng quan và 4 chương chính, bao<br /> gồm: 109 trang (không kể mở đầu, tài liệu tham khảo và phụ lục), 93 tài liệu tham<br /> khảo, 9 bảng, 52 hình vẽ và đồ thị.<br /> 2. Đặt bài toán<br /> Mục tiêu của bài toán giám sát phương tiện giao thông đường bộ là phát triển<br /> hiệu quả việc quản lý, điều hành các phương tiện và kiểm tra các trạng thái của chúng<br /> lúc đang hoạt động bình thường cũng như khi có sự cố. Chất lượng của hệ thống giám<br /> sát không những thể hiện ở tính chính xác về vị trí và vận tốc theo thời gian, mà còn<br /> thể hiện ở việc giám sát được các thông số chuyển động của đối tượng, đặc biệt là các<br /> thông số về dao động của đối tượng. Thông thường các thông số này bao gồm: gia<br /> tốc, các góc nghiêng, góc hướng thể hiện hướng di chuyển của đối tượng và một số<br /> thông số về tình trạng hoạt động của đối tượng.<br /> Hiện nay, ngoài các phương pháp xác định vị trí dựa vào đặc tính chuyển động<br /> tương đối của đối tượng so với điểm mốc đã biết như hải đăng, các vì sao, radar hay<br /> sóng vô tuyến, người ta dùng hai nhóm phương pháp cơ bản để định vị giám sát:<br />  Phương pháp xác định vị trí thông qua việc xác định tọa độ của đối tượng trên cơ<br /> sở các hệ tọa độ định vị vệ tinh như GPS, GLONASS, GALILEO, COMPASS,<br /> IRNSS, QZSS. Luận án này sử dụng thông tin thu được từ hệ thống GPS.<br />  Phương pháp sử dụng hệ dẫn đường quán tính (INS). Dựa trên trạng thái ban đầu<br /> đã biết, ta đo các vector gia tốc và vận tốc góc quay theo các hướng để tính toán<br /> xác định vị trí tiếp theo của đối tượng chuyển động.<br /> Một hệ thống quản lý giám sát gồm hai thành phần cơ bản là thiết bị thu dữ liệu<br /> gắn trên đối tượng chuyển động và thiết bị giám sát tại trạm. Thiết bị gắn trên đối<br /> tượng chuyển động thường sử dụng module thu tín hiệu từ hệ thống GPS, qua đó xác<br /> định vị trí và vận tốc của đối tượng mang. Hệ thống GPS cung cấp thông tin về vị trí<br /> và vận tốc trong khoảng thời gian dài nhưng tốc độ đưa ra dữ liệu chậm. Hệ thống<br /> giám sát sẽ mất đi tính năng giám sát khi mất tín hiệu GPS. Hỗ trợ cho hệ GPS trong<br /> bài toán giám sát thường sử dụng hệ thống INS kết hợp thêm các hệ thống khác. Hệ<br /> INS chỉ đưa ra thông tin về vị trí và vận tốc chính xác trong khoảng thời gian ngắn do<br /> sai số tích lũy. Nó còn bị ảnh hưởng bởi trọng lực, nhưng có các ưu điểm là tốc độ<br /> <br />