1
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------------
NGÔ DUY TÂN
ƯỚC LƯỢNG TƯ THẾ VỆ TINH NHỎ QUAN SÁT
TRÁI ĐẤT BẰNG VIỆC HỢP NHẤT HÓA DỮ LIỆU
CỦA CẢM BIẾN TỐC ĐỘ GÓC VÀ CẢM BIẾN SAO
Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
Mã sỗ: 62 52 02 16
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ
KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA
Hà Nội – 2018
2
Công trình được hoàn thành tại: Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện
Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Người hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS Thái Quang Vinh
Người hướng dẫn khoa học 2: TS. Bùi Trọng Tuyên
Phản biện 1: …
Phản biện 2: …
Phản biện 3: ….
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Học
viện, họp tại Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa
học và Công nghệ Việt Nam vào hồi … giờ ..’, ngày … tháng … năm
201….
Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Học viện Khoa học và Công nghệ
- Thư viện Quốc gia Việt Nam
3
DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ
1. Dự đoán tư thế vệ tinh quan sát Trái đất bằng phương pháp hợp
nhất dữ liệu đa cảm biến, Kỷ yếu Hội thảo khoa học “Nghiên cứu
phát triển và ứng dụng công nghệ vũ trụ - 2011”, Viện Công nghệ
vũ trụ, 2011.
2. Hợp nhất dữ liệu cảm biến tốc độ quay và cảm biến sao để dự đoán
tư thế vệ tinh nhỏ, Kỷ yếu Hội thảo quốc gia lần thứ XV: Một số
vấn đề chọn lọc của Công nghệ thông tin và truyền thông- Hà Nội,
03-04/12/2012
3. Xác định tư thế bằng bộ kết hợp cảm biến sao và con quay hồi
chuyển trên vệ tinh VNREDSat-1, Kỷ yếu Hội thảo Công nghệ vũ
trụ và Ứng dụng – Hà Nội, 19/12/2014
4. Hiệu chỉnh quỹ đạo cho vệ tinh nhỏ quan sát Trái đất trên quỹ đạo
đồng bộ Mặt trời, Kỷ yếu Hội thảo Công nghệ vũ trụ và Ứng dụng
– Hà Nội, 19/12/2014.
5. Small satellite attitude determination by gyroscope and star
tracker fusion, International Conference on Information and
Convergence Technology for Smart Society - Ho Chi Minh, 1/2016
6. A New Approach for Small Satellite Gyroscope and Star Tracker
Fusion, Indian Journal of Science and Technology, Volume 9,
Issue 17, 5/2016 (tạp chí thuộc danh mục SCOPUS).
7. Xác định quỹ đạo vệ tinh viễn thám phù hợp với điều kiện Việt Nam,
Tạp chí Khoa học đo đạc và bản đồ, số 34-12/2017.
8. Proposed design of a fault-tolerance attitude estimator for small
earth observation satellite, International Journal of Mechanical
Engineering & Technology (IJMET), Volume 9, Issue 1, 1/2018
(tạp chí thuộc danh mục SCOPUS).
9. Study on the needs and proposal for high and very high resolution
satellite remote sensing systems in Viet Nam, International Journal
of Civil Engineering & Technology (IJCIET), Volume 9, Issue 1,
1/2018 (tạp chí thuộc danh mục SCOPUS).
4
MỞ ĐẦU
Các dữ liệu từ các cảm biến đo tư thế trên vệ tinh (cảm biến đo
hướng, đo tốc độ góc) cần được hợp nhất lại với nhau để thành một số
liệu tin cậy cung cấp cho bộ điều khiển, đây chính là nhiệm vụ của bộ
ước lượng tư thế vệ tinh.
Một số thách thức và ràng buộc như sau:
- Hạn chế về nguồn năng lượng.
- Năng lực xử lý: các bộ phận xử lý trên vệ tinh chủ yếu sử dụng
các chip FPGA (mảng logic khả trình) hoặc SoC (System on Chip)
để lập trình thực hiện các chức năng mong muốn.
- Ảnh hưởng của các môi trường và bức xạ vũ trụ: đây là đặc thù
của môi trường vũ trụ ảnh hưởng rất lớn đến thiết kế và lựa chọn
linh kiện điện tử cho vệ tinh.
- Thông tin liên lạc giữa vệ tinh và trạm mặt đất: các vệ tinh quan
sát Trái đất có thời gian liên lạc với vệ tinh rất hạn chế.
- Tính thời gian thực.
- Phức tạp trong các phép chuyển đổi hệ tọa độ hoặc phép quay
trong các hệ quy chiếu: để giải quyết các nhiệm vụ trên vệ tinh.
Các thuật toán/phần mềm dự đoán tư thế vệ tinh thường được thực
hiện bởi các chip FPGA. Đây cũng là lý do quan trọng để lựa chọn các
thuật toán đơn giản, hiệu quả và tối ưu về phần cứng trên vệ tinh.
Các thuật toán hay phương pháp của bộ xác định tư thế vệ tinh
phải đảm bảo các yêu cầu sau đây:
- Tính ổn định về hoạt động.
- Độ tin cậy về kết quả đầu ra.
5
- Có cơ chế phản ứng với các tình huống đặc biệt trên quỹ đạo như
nhiễu hay lỗi cảm biến.
- Tối ưu về hiệu năng và tài nguyên hạn chế trên vệ tinh (nguồn
năng lượng, dung lượng bộ nhớ, năng lực xử lý).
Như vậy, việc nghiên cứu và đề xuất các phương pháp ước lượng
tư thế có khả năng thích nghi cao với môi trường làm việc đặc thù và
yêu cầu chặt chẽ là định hướng quan trọng trong công nghệ vệ tinh.
Việc triển khai các thuật toán thích nghi đòi hỏi phải cân nhắc về độ
ổn định và tính đơn giản về mặt tính toán để phù phù hợp với nguồn
tài nguyên hữu hạn. Do vậy, các cơ chế thích nghi đơn giản nhưng tối
ưu về mặt tính toán cần phải được lựa chọn. Đây cũng là ưu điểm của
cơ chế thích nghi bằng thuật toán logic mờ.
Từ những phân tích trên, tác giả đã lựa chọn nghiên cứu luận
án: “Ước lượng tư thế vệ tinh nhỏ quan sát Trái đất bằng việc hợp
nhất hóa dữ liệu của cảm biến tốc độ góc và cảm biến sao”.
MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI LUẬN ÁN
Luận án được thực hiện với mục tiêu tổng quát là: nghiên cứu và
đề xuất một phương pháp ước lượng tư thế vệ tinh bằng việc hợp nhất
hóa dữ liệu các cảm biến sao và cảm biến tốc độ góc trên vệ tinh nhỏ
quan sát Trái đất có khả năng thỏa mãn các ràng buộc về phần cứng
và môi trường hoạt động của các phần cứng chuyên dụng trên vệ tinh.