ỨNG DỤNG BỘ LỌC KALMAN MỞ RỘNG TRONG HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ UAV TÍCH HỢP GNSS/INS

Cù Thanh Phong , Nguyễn Thế Thắng; Lê Công Khương, Đỗ Phương Nhung

doi:10.59266/houjs.2025.713

Các tác giả

Cù Thanh Phong , Nguyễn Thế Thắng
Lê Công Khương, Đỗ Phương Nhung

DOI:

https://doi.org/10.59266/houjs.2025.713

Từ khóa:

GNSS, INS, UAV, định vị, dẫn đường, lọc Kalman mở rộng

Tóm tắt

Bài báo này trình bày phương pháp mô hình hóa và mô phỏng một hệ thống định vị cho phương tiện bay không người lái (UAV) dựa trên tích hợp hệ thống định vị toàn cầu (GNSS) và hệ thống dẫn đường quán tính (INS) bằng bộ lọc Kalman mở rộng (EKF). Mục tiêu là nâng cao độ chính xác trong việc định vị và ước lượng quỹ đạo bay ba chiều (3D) của UAV trong điều kiện cảm biến thực tế có sai số. Mô hình UAV được giả thiết bay theo quỹ đạo cong trong không gian ba chiều với độ cao tăng dần. Các cảm biến INS được mô hình hóa với sai số nhiễu ngẫu nhiên và trôi dần theo thời gian, trong khi số liệu GNSS được giả thiết có độ chính xác hạn chế. EKF được thiết kế để kết hợp số liệu từ hai nguồn cảm biến này, qua đó hiệu chỉnh sai số và nâng cao chất lượng ước lượng trạng thái của UAV. Kết quả mô phỏng bằng MATLAB cho thấy thuật toán EKF giúp làm giảm đáng kể sai số so với dữ liệu đo trực tiếp từ GNSS hoặc INS riêng lẻ, đồng thời quỹ đạo ước lượng bám sát tốt quỹ đạo thực tế. Kết quả này khẳng định tính hiệu quả của công nghệ lọc Kalman trong các hệ thống định vị UAV hiện đại.

Tài liệu tham khảo

[1]. Grewal, M. S., Weill, L. R., & Andrews, A. P. (2007). Global positioning systems, inertial navigation, and integration (2nd ed.). Wiley.

[2]. Groves, P. D. (2013). Principles of GNSS, inertial, and multisensor integrated navigation systems (2nd ed.). Artech House.

[3]. Kaplan, E. D., & Hegarty, C. J. (2017). Understanding GPS/GNSS: Principles and applications (3rd ed.). Artech House.

[4]. Simon, D. (2006). Optimal state estimation: Kalman, H∞, and nonlinear approaches. Wiley.

[5]. Titterton, D. H., & Weston, J. L. (2004). Strapdown inertial navigation technology (2nd ed.). Institution of Engineering and Technology.

[6]. Zhang, Q., Liu, Z., & Wu, X. (2020). UAV navigation using tightly coupled GNSS/INS integration with adaptive EKF. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 56(5), 3923–3934. https://doi.org/10.1109/ TAES.2020.2969522