Bài viết trình bày một phương pháp mới để ước lượng hướng của vật thể dựa trên cảm biến IMU và cảm biến từ trường. Cảm biến IMU giúp chúng ta ước lượng tư thế, trong khi đó, cảm biến từ trường ước lượng góc quay còn lại của vật thể. | Ứng dụng Quaternion và bộ lọc Kalman trong việc ước lượng hướng chuyển động của vật thể bay Nghiên cứu khoa học công nghệ ỨNG DỤNG QUATERNION VÀ BỘ LỌC KALMAN TRONG VIỆC ƯỚC LƯỢNG HƯỚNG CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT THỂ BAY Nguyễn Đăng Tiến* Tóm tắt: Trong bài báo này, chúng tôi trình bày một phương pháp mới để ước lượng hướng của vật thể dựa trên cảm biến IMU và cảm biến từ trường. Cảm biến IMU giúp chúng ta ước lượng tư thế, trong khi đó, cảm biến từ trường ước lượng góc quay còn lại của vật thể. Bộ lọc Kalman được sử dụng để kết hợp các cảm biến cũng như làm giảm tác động của nhiễu loạn trong quá trình đo lên kết quả. Thêm vào đó, phương pháp lọc dựa trên Quaternion đã được trình bày để khắc phục một số điểm kỳ dị ở phương pháp Euler. Cuối cùng, kết quả mô phỏng đã chứng minh sự hiệu quả của phương pháp đề xuất. Từ khóa: Cảm biến IMU, Cảm biến từ trường, Bộ lọc Kalman, Quaternion. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Lĩnh vực công nghệ quân sự trên thế giới hiện nay đã có những bước phát triển vượt bậc với những công nghệ vô cùng hiện đại. Để thu hẹp khoảng cách phát triên với các cường quốc công nghệ quân sự trên thể giới thì việc tập trung nghiên cứu vào các thiết bị quân sự tự động, có khả năng bảo mật cũng như có độ chính xác cao là một yêu cầu bức thiết. Vậy làm như thế nào để một thiết bị (như tên lửa) có thể di chuyển đến được mục tiêu với sai số nhỏ nhất? Câu trả lời là thiết bị dẫn đường trên tên lửa đạt độ chuẩn xác cao hay nói cách khác là hướng và vị trí của tên lửa được dự đoán một cách chuẩn xác nhất. Ước lượng hướng (ba góc xoay quanh trục x, y, z) được sử dụng trong hầu hết các thiết bị quân sự hiện đại và một trong những phương pháp xác định hướng ngày càng được sử dụng phổ biến là cảm biến đơn vị đo quan tính (IMU). Hệ thống kiểu này bao gồm 3 cảm biến vận tốc góc, 3 cảm biến gia tốc và 3 cảm biến từ trường [1-3]. Nếu chúng ta biết giá trị khởi tạo ban đầu của bộ ước lượng, hướng của đối tượng có thể được tính bằng phương
