Xem mẫu
- Nhóm 10: Báo cáo hệ thống định vị toàn cầu
Học viện công nghệ bưu chính viễn thông
************
Báo cáo môn học
TỔNG QUAN VIỄN THÔNG
Tên đề tài: Hệ thống định vị toàn cầu
Nhóm 10:
Trần Minh Phúc
Hoàng Duy Phương
Nguyễn Ngọc Hải
Nguyễn Văn Việt
- Nhóm 10: Báo cáo hệ thống định vị toàn cầu
Lời mở đầu:
Từ thời xa xưa, con người đã biết sử dụng những kiến
thức về thiên văn học hay những dụng cụ thô sơ để có
thể tự định hướng cho mình. Với sự phát triển của khoa
học kỹ thuật thì công nghệ định vị toàn cầu đã phát
triển và không còn xa lạ với chúng ta.
Nhờ có công nghệ này mà việc xác định được vị trí cũng
như chính xác tọa độ của bạn hay một đối tượng nào đó
một cách đơn giản.
Bản báo cáo này xin được giới thiệu và trình bày về lịch
sử phát triển cũng như những công nghệ định vị từ
trước cho tới giờ
- Nhóm 10: Báo cáo hệ thống định vị toàn cầu
Chương 1: Phụ lục
Global Positioning System – Hệ thống định vị toàn cầu do bộ
GPS
quốc phòng Hoa Kỳ thành lập
Coordinated Universal Time – Là một chuẩn quốc tế về ngày
UTC
giờ thực hiện bằng phương pháp nguyên tử
United States Naval Observatory – Cục hải quân Hoa Kỳ
USNO
Hệ thống định vị toàn cầu của liên minh khối EU
GALILEO
Hệ thống định vị toàn cầu của Liên Bang Nga
GLONASS
Code Division Multiple Access - Đa truy nhập theo mã
CDMA
GNSS Global Navigation Satellite System - là tên dùng chung cho
các hệ thống định vị toàn cầu sử dụng vệ tinh như GPS
(Hoa Kỳ), Hệ thống định vị Galileo (Liên minh châu Âu) và
GLONASS (Liên bang Nga).
Standard Positioning Service – Dịch vụ tiêu chuẩn, chỉ cung
SPS
cấp cho quân đội Hoa Kỳ
Precise Positioning Service – Dịch vụ định vị chính xác dành
PPS
cho người sử dụng trên toàn cầu với mục đích dân sự.
GIS Geographic information system – Hệ thống thông tin địa lý
Anti spoofing – Chống giả mạo, là một cơ chế đánh bại các
AS
mục đích làm lỗi hay làm nhiễu nhờ vào cách mã hóa quân
sự.
Cục Hạt nhân Hoa Kỳ
NUDETG
Là một kỹ thuật mà trong đó kẻ thù sẽ giả mạo một hoặc
Deception
nhiều vệ tinh khác nhau với mục đích làm nhiễu (VD: Giả
jamming
mạo mã, tín hiệu điều hướng,dữ liệu,…)
Định luật Kepler Các hành tinh chuyển động quanh mặt trời theo quỹ đạo
hình elip, với mặt trời ở một trong 2 tiêu điểm của elip đó.
I:
Định luật Kepler Diện tích quét bởi vector bán kình của một hành tinh tỷ lệ
thuận với thời gian. Hay nói một cách khác diện tích bán
II:
kính vector quét được trong một khoảng thời gian là như
nhau
Định luật Kepler Bình phương chu kỳ chuyển động của một hành tinh thì tỷ lệ
với lập phương bán trục lớn của quỹ đạo elip của hành tinh
III:
đó.
( T2/a3 = const )
- Nhóm 10: Báo cáo hệ thống định vị toàn cầu
Chương 2: Giới thiệu tổng quát về hệ thống định
vị toàn cầu
1. Lịch sử phát triển về hệ thống định vị toàn cầu:
Từ xa xưa con người đã biết sử dụng những kiến thức v ề thiên văn h ọc đ ể áp d ụng vào
việc tìm ra phương hướng. Để xác định con đường phải đi người cổ xưa phải xem xét vào rất
nhiều các yếu tố như hướng mặt trời (vào lúc sáng) hay dựa vào vị trí c ủa các chùm sao (vào
lúc tối) để có thể định hướng được cho mình. Qua thời gian những v ật d ụng đ ể xác đ ịnh
phương hướng ra đời như la bàn, tiếp đến với sự ti ếp nối c ủa khoa h ọc k ỹ thu ật cho đ ến
ngày nay đã có thành tựu cực kỳ to lớn nhờ sự phát tri ển của h ệ th ống đ ịnh v ị toàn c ầu. Nh ờ
vào hệ thống định vị toàn cầu này mà việc xác định phương h ướng hay vạch ra m ột l ộ trình
cho hành trình một cách dễ dàng.
Cho tới hiện nay trên thế giới có 3 hệ thống lớn gồm có GPS c ủa Bộ quốc phòng Hoa Kỳ,
Galileo của liên minh các khối châu âu và cuối cùng là Glonass c ủa Liên Xô cũ và là Liên bang
Nga bây giờ.
Trước đây các hệ thống này được sử dụng chỉ với mục đích quân s ự hay ph ục v ụ cho
quốc gia, nhưng bây giờ các hệ thống này đã được đưa vào sử dụng cho toàn cầu và hoàn toàn
miễn phí với người sử dụng. Tức là chỉ cần một máy thi ết bị đầu cu ối có tích h ợp chip đ ịnh
vị GPS thì sẽ có thể sử dụng loại dịch vụ định vị này. ( Ví dụ như những chi ếc máy GPS, máy
PDA, hay những chiếc Smart phone trên thị trường hiện nay đều có chức năng định vị này)
Hình 2.1.1: Máy thuần định vị GPS
- Nhóm 10: Báo cáo hệ thống định vị toàn cầu
Hình 2.1.2: Máy điện thoại Smart phone có tích hợp chip GPS
Từ khi dịch vụ này được cung cấp thì GPS đã là m ột khái ni ệm đ ược nhắc t ới nhi ều
và được người dân trên toàn cầu sử dụng rộng rãi trên mọi lĩnh vực của cu ộc s ống ch ứ không
nghiên về mục đích quân sự ban đầu.
2. Sơ lược về GPS
GPS là hệ thống định vị của bộ quốc phòng mĩ thiết kế, xây dựng, vận hành và quản lý.
Với mục đích là phục vụ cho chiến tranh thế gi ới thứ 2. GPS bất đ ầu đ ược phát tri ển vào
những năm 1940 , năm 1956 được áp dụng lý thuyết tương đối chính xác bằng cách s ử d ụng
đồng hồ nguyên tử được đặt trong mỗi vệ tinh. Qua một th ời gian dài phát tri ển h ệ th ống này
trở nên hoàn thiện hơn với công nghệ cao hơn và chính xác hơn.
Vệ tinh đầu tiên được đưa lên quỹ đạo vào năm 1978 và hoạt động đầy đủ vào năm 1990.
GPS bao gồm 24 vệ tinh hoạt động chính trong quỹ đạo và 3 vệ tinh d ự phòng. trong đó
chúng chia thành 6 mặt phẳng quỹ đạo. Mỗi m ột mặt phẳng qu ỹ đạo có góc l ệch v ới m ặt
phẳng kề ngay nó là 60 độ. Trong mỗi mặt phẳng có 4 vệ tinh. Các vệ tinh này sẽ n ằm phân
bố sao cho mọi nơi trên trái đất đều được phủ sóng và ít nhất m ột máy thi ết b ị cu ối s ẽ có 3
vệ tinh để định vị cho nó.
Để làm được điều này các vệ tinh GPS phải được theo dõi bởi m ột tr ạm gốc. Trạm g ốc
này có cơ sở chính đặt tại Colorado Spring, ngoài ra còn một số các trạm khác nằm ở các vị trí
trên toàn cầu với mục đích cho các vệ tinh này bay đúng quỹ đạo mà nó đ ược đ ịnh s ẵn. Nh ư
vậy mạng này đảm bảo việc điều hướng và tải dữ liệu cho các vệ tinh ho ạt đ ộng m ột cách
chính xác tránh gây ra sai lệch.
3. Sơ lược về GLONASS
- Nhóm 10: Báo cáo hệ thống định vị toàn cầu
GLONASS được liên xô phát triển và đưa vào quỹ đạo vào tháng 10 năm 1982 và ngày 24
tháng 9 năm 1993 được đưa vào sử dụng.
Vệ tinh của GLONASS bay ở độ cao 19.100 km
Bao gồm 24 vệ tinh với 3 mặt phẳng quỹ đạo, góc nghiên giữa chúng khoảng 64,8 độ.
Về cơ bản GLONASS cũng giống GPS về cách ho ạt động. Ngày nay thì GLONASS có 26
vệ tinh gồm 21 vệ tinh hoạt động và 3 vệ tinh chuẩn bị đưa vào ho ạt đ ộng và 2 dùng đ ể thay
thế và dự phòng.
Do đó GLONASS là hệ thống chưa được hoàn thiện lắm. vì để tạo thành m ột h ệ th ống
định hướng thì phải cần tới tối thiểu là 24 vệ tinh cũng hoạt động một lúc.
Hiện tại thì độ bao phủ của GLONASS trên trái đất là 80% và trên lãnh thổ nga là 94%.
Đồng nghĩa với việc gián đoạn về thời gian trên trái đất tối đa là 2,4 gi ờ và trên lãnh th ổ
nga là 0,5 giờ.
4. Sơ lược về GALILEO
Là hệ thống định vị toàn cầu được xây dựng bởi khối liên minh châu âu. Galileo khác v ới
GPS và GLONASS ở chỗ hệ thống định vị này đưuọc đi ểu hành và qu ản lý b ởi các t ổ ch ức
dân dụng, phi quân sự . Galileo theo kế hoạch sẽ được chính th ức ho ạt đ ộng vào kho ảng năm
2011-2012 (Muộn hơn 3 năm so với kế hoạch ban đầu). Hệ thống này được đặt tên theo nhà
thiên văn học người ý nhằm tưởng nhớ những đóng góp của ông .
GALILEO gồm có 30 vệ tinh bay ở độ cao 23.222km
Phân bố trên 3 mặt phẳng quỹ đạo chính có góc nghiên 56 độ.
5. Hệ thống định vị toàn cầu GNSS
GNSS là tên chung cho các hệ thống định vị trên toàn c ầu s ử d ụng v ệ tinh nh ư GPS c ủa
Hoa Kỳ, GALILEO của liên minh EU, GLONASS của Liên bang Nga.
Trong lịch sử có 2 giai đoạn phát triển của GNSS đáng chú ý đó là GNSS1 và GNSS2
GNSS1 : là hệ thống đầu tiên và là sự kết hợp của hai hệ thống đ ịnh v ị là GPS và
GLONASS
GNSS2 : là thế hệ thứ hai của hệ thống định vị toàn cầu cung c ấp dịch v ụ đ ịnh v ụ bao
phủ toàn cầu
6. Tổng kết về Dịch vụ định vị toàn cầu.
Như vậy qua sơ lược về lịch sử phát triển của một số các hệ thống lớn về định vị chúng
ta đã có một cái nhìn bao quát về dịch vụ này. Ngoài những hệ thống đã kể trên hiện tại đang
có những nước khác cũng đã và đang phát triển như Trung quốc, hứa hẹn sẽ mang lại một
dịch vụ tốt hơn nữa cho cả thế giới. Ở những chương tiếp theo chúng ta sẽ đi sâu hơn về
một số khái niệm và cách thức vận hành cũng như hoạt động của hệ thống (Chủ yếu là hệ
thống GPS).
- Nhóm 10: Báo cáo hệ thống định vị toàn cầu
Chương 3: Đối tượng ,phân tầng hoạt động và dịch
vụ của GNSS
1. Đối tượng của GNSS
Cũng giống với các loại hình dịch vụ khác dịch vụ GNSS cũng có các đối tượng là Khách
hàng, Nhà cung cấp dịch vụ và Nhà cung cấp mạng. Trong ch ương này chúng ta s ẽ tìm hi ều
về các đồi tượng này và mối liên hệ giữa chúng.
Đầu tiên là nhà cung cấp cơ sở hạ tầng bao gồm những quốc gia có vệ tinh góp ph ần đ ịnh
vị như (Hoa kỳ, LB Nga, Anh,..)
Tiếp tới là nhà cung cấp dịch vụ vẫn giống như nhà cung cấp hạ tầng.
Khách hàng là tất cả người sử dụng có thiết bị đầu cuối tích hợp chip GPS.
2. Phân đoạn hoạt động của GNSS
• Tầng không gian: Bao gồm có hệ thống các chòm sao v ệ tinh đ ịnh v ị. Và đ ể đ ưa vào
hoạt động thì bảo có ít nhất là 24 vệ tinh. Các vệ tinh được phân b ổ trên các m ặt
phẳng được định vị sẵn. Các vệ tinh này phải nằm sao cho có th ể bao ph ủ đ ược h ết
toàn cầu. Vậy cần có một hệ thống khác điều khiển các vệ tinh làm được điều này.
• Phần điều khiển: Ở phần này sẽ bao gồm các trạm giám sát, tr ạm đi ều khi ển,…
những trạm này có trách nhiệm giám sát tải dữ liệu đi ều hướng cho v ệ tinh bay đúng
quỹ đạo đã định sẵn tránh xảy ra sai lệch.
• Phần người sử dụng: Người sử dụng dùng máy định vị để có th ể xác đ ịnh đ ược v ị trí
của mình nhờ cách nhận tín hiệu từ vệ tinh. Theo đó sẽ có nhi ều ứng d ụng c ủa GNSS
như lĩnh vực quân sự, khảo sát nghiên cứu khoa học, dẫn đường của các ph ương ti ện
đường biển và đường không,…
3. Dịch vụ cung cấp và chất lượng
• GPS: Cung cấp 2 loại hình dịch vụ cho m ục đích quân sự (SPS) và cho m ục đích dân
sự (PPS). Với SPS thì tất cả mọi người trên toàn c ầu có th ể s ử d ụng hoàn toàn mi ễn
phí tuy nhiên nó bị hạn chế trong cách sử dụng. Nó cũng cung c ấp m ột đ ộ chính xác
thấp hơn so với dịch vụ PPS, Chi tiết hơn SPS cung c ấp đ ộ d ự đoán chính xác là
khoảng 13m(95%) theo chiều ngang và 22m(95%) theo chiều đứng và th ời gian UTC
chuyển chính xác trong vòng 40 ns (95%). Dịch vụ PPS cung c ấp cho b ộ qu ốc phòng
mĩ vơi độ chính xác cao, bảo mật tốt, chống nhi ễu sóng và đ ộ tin c ậy l ớn và t ất nhiên
PPS chỉ được sử dụng với sự cho phép của chính phủ Hoa Kỳ. PPS cung cấp đ ộ d ự
đoán chính xác ít nhất là 22m theo chiều ngang(95%), và 27,7m theo ph ương đ ứng
(95%). Thời gian UTC chuyển chính xác trong vòng 200ns (95%), t ốc đ ộ chính xác đo
dược quy định vào khoảng 0,2 m/s (95%).
• GLONASS: Cũng giống như GPS là được sử dụng vào m ục đích quân s ự và m ục đích
dân sự. GLONASS cung cấp các tín hiệu xác định ở 2 tần s ố L1,L2 (1,2 GHz) v ới đ ộ
chính xác cao và với tần số L1 (1,6GHz). Độ chính xác dự đoán theo phương ngang là
từ 50 – 70m (99,7%) theo phương đứng là 70m (99,7%), vector thành phần vận tốc
chính xác vào khoảng 15 cm/s và độ chính xác thời gian là 0,7 mcs (99,7%)
• GALILEO: Cung cấp 4 loại hình dịch vụ
- Nhóm 10: Báo cáo hệ thống định vị toàn cầu
Dịch vụ mở (open service): miễn phí với mọi đối tượng. Người dùng có thể sử
dụng 2 tần số L1 và E5A. Độ chính xác với máy thu 2 tần số là 4 m cho
phương ngang và 8 m cho chiều thẳng đứng. Đối với máy thu 1 t ần s ố (L1), đ ộ
chính xác là 15 m và 35 m, tương đương với GPS hiện thời.
Dịch vụ trả tiền (commercial service): dành cho các đối tượng cần có độ chính
xác < 1 m với một khoản phí nhất định. Dịch v ụ này sẽ đ ược cung c ấp thông
qua tần số thứ 3 (E6).
Dịch vụ cứu hộ (safety of life service): dành riêng cho cứu hộ, độ bảo mật cao,
chống gây nhiễu sóng.
Dịch vụ công cộng (public regulated service): dành riêng cho chính phủ và quân
đội của các nước Liên minh châu Âu. Đặc biệt bảo mật, độ tin cậy cao.
Chương 4: Hệ thống GPS
Trong phần này chúng ta sẽ nghiên cứu chủ yếu về hệ thống định vị GPS.
1. CƠ BẢN VỀ MỘT SỐ KHÁI NIỆM TRONG GPS
Một máy thu GPS sẽ tính toán vị trí của nó bằng cách xác định chính xác th ời gian tín hi ệu
gửi bằng vệ tinh GPS ở ngoài không gian tới nó. Để làm được vi ệc này thì máy thu GPS ph ải
nhìn nhấy ít nhất 3 vệ tinh GPS và thực hiện tính toán xác đ ịnh v ị trí c ủa mình b ằng cách s ử
dụng các thông tin từ vệ tinh GPS. Quá trình này sẽ dựa trên m ột nguyên lý c ủa toán h ọc đ ơn
giản. Bên cạnh đó GPS cần biết khoảng cách từ các vệ tinh đ ến v ị trí c ần xác đ ịnh trên m ặt
đất nhờ công thức: S=v*t
Để thực hiện việc tính toán trên, các máy thu GPS phải bi ết hai thứ t ối thiểu: vị trí của ít
nhất 3 vệ tinh và khoảng cách giữa các máy thu GPS đến từng vệ tinh đó. Bằng cách phân tích
sóng điện từ tần số aco, công sất cực thấp từ vệ tinh, máy thu GPS s ẽ có th ể tính toán ra
được hai điều đó, hay máy thu có thể tính toán được kho ảng cách d ựa vào kho ảng th ời gian
cần thiết để tín hiệu đến được máy thu.
Nhiều đơn vị tín hiệu GPS được thu nhận thì sẽ cho thấy các thông tin như h ướng và t ốc
độ,.. bị thay đổi.
Theo nguyên tắc là chỉ cần 3 vệ tinh là đủ để xác định vị trí c ủa máy thu GPS. Nh ưng có
những yếu tố khác làm ảnh hưởng tới chất lượng thu nhận tín hi ệu c ủa v ệ tinh, do đó c ần
dùng từ 4 hoặc nhiều hơn thế nữa để có thể xác định được chính xác h ơn v ề v ị trí (v ới sai s ố
nhở hơn).
2. Sơ qua về cách tính toàn:
Giả sử máy thu GPS sử dụng dữ liệu từ 4 tín hiệu của 4 vệ tinh thu đ ược, máy thu đó có
thể xác định thời gian gửi và vị trí của các vệ tinh đó.
Với x,y,z là các thành phần về vị trí trong tọa độ và thời gian được g ửi đi là t vậy ta có
các tập tín hiệu tới là:
[xi ,yi ,zi,ti] với i là chỉ số của một vệ tinh.
GPS tự xác định được thời gian tr là lúc nhận được tin nhắn của vệ tinh từ đó xác định
được khoảng thời gian vận chuyển tin nhắn trong môi trường không gian là:
- Nhóm 10: Báo cáo hệ thống định vị toàn cầu
tr - ti
c = 300.000 Km/s) vậy
Giả sử các tin nhăn được truyền với tốc độ của tốc độ ánh sáng (
khoảng cách giữa máy thu và vệ tinh được xác định là :
( tr - ti )c
Mỗi một vị trí của vệ tinh và khoảng cách của vệ tinh đó sẽ xác định đ ược m ột hình c ầu
với tầm là vị trí của vệ tinh và bán kính là khoảng cách của vệ tinh tới máy thu. Khi đó v ới tín
hiệu của 4 vệ tinh ta sẽ có 4 hình cầu tương ứng. Trong tr ường h ợp lý t ưởng và không có l ỗi
thì máy thu GPS sẽ được xác định nằm tại giao điểm của 4 mặt cầu đó.
Một ví dụ cho cách xác định: Giả sử bạn đang ở một nơi nào đó ở Vietnam, và bạn hoàn
toàn không biết minh ở đâu, vì một lý do nào đó. Bạn gặp một người dân đ ịa ph ương và h ỏi
một cách thân thiện: “làm ơn cho tôi biết tôi đang ở đâu ?” Anh ta trả l ời: “b ạn đang cách
Vũng tàu 45 km”. Đây là một sự thật thú vị, nh ưng ch ưa th ật s ự có ích. b ạn có th ể ở b ất kỳ
đâu trên vòng tròn có tâm là Vũng tàu, bán kính 45 km.
Bạn hỏi một người khác và cô ta cho biết bạn đang cách Biên Hoà 40 km. Bây gi ờ bạn đã
khá hơn. Nếu bạn tổng hợp hai thông tin, bạn sẽ có hai vòng tròn giao nhau. V ị trí c ủa b ạn là
một trong hai giao điểm của hai đường tròn.
Người thứ ba cho bạn biết vị trí của bạn cách Sài gòn 30 km. Bây giờ thì bạn đã biết mình
đang ở đâu.
Áp dụng nguyên lý nay vào không gian 3 chiều, ta cũng có 3 m ặt cầu thay vì 3 đ ường tròn,
giao nhau tại một điểm. Về mặt nguyên lý thì không khác nhau nhiều lắm, nh ưng khó t ưởng
tượng hoặc mô tả bằng hình vẽ hơn. Thay vì các đường tròn, bạn sẽ có các m ặt cầu.
Nếu bạn biết rằng minh đang ở cách vệ tinh A 20 km, bạn có th ể ở b ất kỳ n ơi nào trên m ột
mặt cầu khổng lồ có bán kính 20 km. Nếu bạn biết thêm rằng bạn đang ở cách v ệ tinh B 30
km, giao tuyến của hai mặt cầu này là một đường tròn V. Và nếu b ạn bi ết thêm m ột kho ảng
cách nữa đến vệ tinh C, bạn sẽ có thêm một mặt cầu, mặt cầu này giao v ới đường tròn V t ại
hai điểm. Trái đất chính là mặt cầu thứ tư, m ột trong hai giao đi ểm s ẽ n ằm trên m ặt đ ất,
điểm thứ hai nằm lơ lửng đâu đó trong không gian và dễ dàng bị loại. Với việc giả sử trái đất
là một mặt cầu, ta đã bỏ qua cao độ của bạn rồi. Do vậy để có cả tung độ, hoành độ và cao
độ, bạn cần thêm một vệ tinh thứ tư nữa.
Phân tích sâu hơn một chút:
Một vấn đề cần lưu ý nữa là khoảng thời gian trễ: Chiều dài khoảng thời gian trễ này
chính là thời gian truyền của tín hiệu từ vệ tinh. Máy thu nhận th ời gian này v ới t ốc đ ộ ánh
sáng để xác định quãng đường truyền tín hiệu. Giả sử rằng tín hi ệu truyền trên đ ường th ẳng,
đây chính là khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu. Để thực hiện phép đo này, chúng ta ph ải
chắc chắn là đồng hồ trên vệ tinh và trong máy thu phải đồng b ộ v ới nhau. M ột sai s ố 1 mili
giây sẽ dẫn đến sai số là 300 ngàn mét, quá nhiều phải không các bạn. Do đó, độ chính các tối
thiểu cho các máy thu phải là cỡ nano giây (10-9 ). Để có độ chính xác nh ư v ậy, phải trang b ị
đồng hồ nguyên tử cho không chỉ các vệ tinh mà còn máy thu c ủa b ạn n ữa. Nh ưng đ ồng h ồ
nguyên tử thì lại đắt, khoảng 50 đến 100 ngàn đô. Điều đó thì quá đắt và thật sự không thi ết
thực.
Để có thể đưa các ứng dụng GPS đến với chúng ta, các ký sư đã có m ột gi ải pháp thông
minh và hiệu quả. Mỗi quả vệ tinh mang theo một cái đồng hồ nguyên tử, nhưng mỗi máy thu
- Nhóm 10: Báo cáo hệ thống định vị toàn cầu
thì chỉ trang bị đồng hồ quartz thông thường. Các đồng hồ quartz này đ ược đi ều ch ỉnh liên t ục
dựa vào tín hiệu được truyền đi từ các vệ tinh.
Trên lý thuyết thì 4 mặt cầu phải giao nhau tại 1 điểm. Nhưng do sai số đồng h ồ quartz r ẻ
tiền, 4 mặt cầu đã không cho 1 giao điểm duy nhất. Biết rằng sai số này gây ra b ởi đ ồng h ồ
trên máy thu là như nhau Δt, máy thu có thể dễ dàng loại trừ sai s ố này bằng cách tính toán ra
lượng hiệu chỉnh cần thiết để 4 mặt cầu giao nhau tại m ột điểm. Dựa vào đó, máy thu t ự
động điều chỉnh đồng hồ cho đồng bộ với đồng hồ nguyên tử trên v ệ tinh. Nh ờ đó mà đ ồng
hồ trên máy thu có độ chính xác gần như tương đương với đồng hồ nguyên tử. Vậy là chuyện
đo khoảng cách đã được giải quyết ổn thoả.
Biết khoảng cách rồi, chúng ta còn phải biết vị trí chính xác c ủa các v ệ tinh trên quĩ đ ạo.
Điều này cũng không khó lắm vì các vệ tinh chuyển đông trên các quĩ đ ạo bi ết tr ước và có
thể dự đoán được.Trong bộ nhớ của mỗi máy thu đều có chứa một bảng tra v ị trí tính toán
của tất cả các vệ tinh vào bất kỳ thời điểm nào gọi là Almanac.
- Nhóm 10: Báo cáo hệ thống định vị toàn cầu
3. Cơ cấu tổ chức
Hiện nay GPS bao gồm 3 phân đoạn chính là phân đoạn về không gian (SS), phân đo ạn
kiểm soát (CS) và phân đoạn người dùng
Phần không gian:
GPS là một hệ thống gồm 24 vệ tinh chuyển động trên các quỹ đạo chung quanh Trái Đất.
Mỗi vệ tinh nặng khoảng 2 tấn,sử dụng năng lượng Mặt Trời,chuyển động cách mặt đất
khoảng 19300km. Các vệ tinh này chuyển động vơí vận tốc 7000 dặm/h. Các vệ tinh GPS
bay vòng quanh Trái Đất hai lần trong ngày theo một quỹ đạo rất chính xác và phát tín
hiệu có thông tin xuống Trái Đất.Các máy thu GPS nhận thông tin này và bằng phép tính
lượng giác tính được chính xác vị trí của người dùng . Về bản chất ,máy thu GPS so sánh
thời gian tín hiệu được phát đi từ vệ tinh với thời gian nhận được chúng.Sai lệch về thời
gian cho biết máy thu GPS cách vệ tinh bao xa .Rồi với nhiều quãng cách đo được tới
nhiều vệ tinh máy thu có thể tính được vị trí của người dùng và hiển thị lên bản đồ điện
tử của máy.Máy thu GPS phải khoá được với tín hiệu của ít nhất ba vệ tinh để tính ra vị
trí hai chiều (kinh độ và vĩ độ) và để theo dõi được chuyển động .Với bốn hay nhiều hơn
số quả vệ tinh trong tầm nhìn thì máy thu có thể tính được vị trí 3 chiều(kinh độ vĩ độ và
độ cao).Một khi vị trí người dùng đã tính được thì máy thu GPS có thể tính các thông tin
khác như tốc độ hướng chuyển động ,bám sát di chuyển quãng cách tới điểm đến,thời
gian Mặt Trời mọc,lặn và nhiều thứ khác nữa
Hình 4.3.1: Mô phỏng vệ tinh GPS trong không gian
Phần kiểm soát(control segment(CS)):
- Nhóm 10: Báo cáo hệ thống định vị toàn cầu
Hình 4.3.2: Trạm theo dõi mặt đất được sử dụng 1984-2007
Phần kiểm soát chịu trách nhiệm định lượng,điều khiển,và điều khiển chòm sao vệ tinh
GPS.Theo chức năng,thì CS điều khiển sẽ tải xuống tín hiệu điều hướng,cập nhật thông
điệp điều hướng,giải quyết những vệ tinh bất thường.Ngoài ra,CS còn giám sát tình hình
sức khoẻ của vệ tinh, nạp pin, điều khiển trọng lượng của vệ tinh.
Kiểm soát vệ tinh đi đúng hướng theo quỹ đạo và thông tin thời gian chính xác.Có tất cả 5
trạm kiểm soát được đặt rải rác trên Trái Đất.4 trạm kiểm soát hoạt động một cách tự
động ,và 1 trạm kiểm soát là trung tâm.4 trạm này nhận tín hiệu liên tục từ những vệ tinh
và gửi các thông tin này đến trạm kiểm soát trung tâm.Tại trạm kiểm soát trung tâm nó sẽ
sửa lại dữ liệu cho đúng và kết hợp với 2 angten khác để gửi lại thông tin cho các vệ tinh.
Phần sử dụng:
Là thiết bị nhận tín hiệu vệ tinh GPS và người sử dụng thiết bị này.Nói chung,GPS bao
gồm các ăng ten,điều chỉnh đến tấn số truyền qua vệ tinh ,thu vi xử lý,và rất ổn định đồng
hồ.Nó cũng có thể bao gồm một màn hình để cung cấp vị trí và tốc độ thông tin cho người
dùng.Máy thu A thường được mô tả bởi số lượng các kênh: điều này nghĩa là bao nhiêu vệ
tinh nó có thể theo dõi đồng thời.Ban đầu chỉ giới hạn bốn năm,rồi tăng dần lên,vào năm
2007 lên đến 12 đến 20 kênh. GPS nhận có thể bao gồm một đầu vào cho sửa sai bằng
cách sử dụng RTCM SC-104 định dạng.Đây là dạng điển hình của một 232 RS cảng 4.800
bit/s tốc độ.Nhiều máy thu GPS có thể chuyển tiếp dữ liệu vị trí cho một máy tính hoặc
thiết bị khác sử dụng NMEA 0183 giao thức.
4. Truyền thông
Tin nhắn GPS
Mỗi một vệ tinh sẽ liên tục phát đi các thông điệp bao gồm các thông tin sau:
Thời gian mà tin nhắn được truyền.
Thông tin chính xác về quỹ đạo (Theo lịch thiên văn).
Hệ thống niên giám và các quỹ đạo thô của tất cả các vệ tinh GPS.
GPS định dạng tin nhắn
Mô tả
Subframes
Vệ tinh đồng hồ,
1
GPS thời gian mối quan hệ
- Nhóm 10: Báo cáo hệ thống định vị toàn cầu
Lịch thiên văn
2-3
(Chính xác quỹ đạo vệ tinh)
Almanac thành phần
4-5
(Mạng lưới vệ tinh tóm tắt,
sửa lỗi)
Hình 4.3.3: Bảng mô tả địn dạng tin nhắn GPS vệ tinh
Mỗi vệ tinh GPS liên tục phát đi một thông đi ệp chuyển h ướng ở t ốc đ ộ 50 bit/s.M ỗi tin
nhắn hoàn chỉnh bao gồm 30 khung hình thứ 2 và các nhóm đặc bi ết với 1500 bit thông tin.
Mỗi khung được chia nhỏ thành 5 Subframes chiều dài 0,6s với 300 bit ,M ỗi Subframe ch ứa
10 từ của 30 bit với chiều dài 0,6s. Sau mỗi 30s khung bắt đầu chính xác vào th ời đi ểm phút
hoặc nửa phút như được chỉ ra bởi các đồng hồ nguyên tử trên mỗi vệ tinh.
Phần đầu của thông điệp mã hoá các số tuần và thời gian trong tu ần ,cũng nh ư các d ữ li ệu
về sức khoẻ của các vệ tinh.Phần thứ 2 của tin nhắn,các Lịch thiên văn,cung c ấp chính xác
quỹ đạo cho các vệ tinh.Phần cuối cùng là các niên giám,có quỹ đạo thô và thông tin tr ạng
thái cho tất cả các vệ tinh trong mạng cũng như các dữ liệu liên quan đến sửa chữa sai sót.
Tất cả các vệ tinh phát sóng tại cùng một tần số.Tín hi ệu đ ược mã hoá b ằng cách s ử d ụng
đa truy nhập phân chia mã(CDMA) cho phếp tin nhắn từ v ệ tinh cá nhân d ể đ ược phân bi ết
với nhau dựa trên mã duy nhất cho mỗi vệ tinh.Các lịch thiên văn đ ược c ập nh ật th ường
xuyên 2h và thường có giá trị trong 4h,với quy định các bản cập nhật mỗi 6h ho ặc lâu h ơn
trong điều kiện không đáng kể,niên giám thường cập nhật là 24h.
Tần số truyền sóng
Tổng quan về tần số GPS
Tần số Mô tả
Băng
Sử dụng trong mục đích dân sự và quân sự
L1 1575,42 MHz
Mã với mục đích quân sự
L2 1227,60 MHz
Được sử dụng để phát hiện những vụ nổ hạt nhân
L3 1381,05 MHz
Đang được nghiên cứu và bổ sung.
L4 1379.913 MHz
Đang được thực hiện , và mục đích vào việc an toàn hàng
L5 1176,45 MHz
không.
Hình 4.3.4: Bảng các tần số tín hiệu vệ tinh
Tất cả các vệ tinh phát sóng tại cùng một tần số, 1,57542 GHz (L1 tín hi ệu) và 1,2276
GHz (L2 tín hiệu). Các mạng vệ tinh sử dụng một trải phổ CDMA kỹ thuật thông điệp dữ
liệu được mã hóa với tốc độ cao giải ngẫu nhiên( PRN) liên tục. Người nhận phải nhận thức
được các mã PRN của mỗi vệ tinh để tái tạo lại thông điệp dữ liệu thực tế. Các mã C/A, sử
dụng cho mục đích dân sự, truyền dữ liệu ở 1.023.000 xung nhịp mỗi giây, trong khi các mã P,
để sử dụng quân đội Hoa Kỳ, truyền tại 10.230.000 xung nhịp mỗi giây. Tần số vận chuyển
L1 được điều chế bởi cả hai mãC /A và mã P, tần số vận chuyển L2 chỉ chế bằng các mã
P. Mã P có thể được mã hóa như bằng phương thức gọi là P (Y) để sao cho chỉ có sẵn thiết bị
quân sự mới có thể giải mã được với một khóa thích hợp.
- Nhóm 10: Báo cáo hệ thống định vị toàn cầu
Các tín hiệu L3 ở một tần số của 1,38105 GHz được sử dụng bởi Cục Hạt Nhân Hoa Kỳ
(NUDET) Hệ thống phát hiện (USNDS) để phát hiện, xác định vị trí, và báo cáo v ụ n ổ hạt
nhân (NUDETs) trong đất bầu không khí tại không gian gần. Một mục đích sử dụng là việc
thực thi hiệp ước cấm thử hạt nhân.
Tần số L4 tại 1,379913 GHz đang được nghiên cứu để sửa bổ sung.
Tần số L5 1,17645 GHZ đã được bổ sung trong quá trình hiện đại hoá GPS . tần số này
rơi vào phạm vi bảo vệ hàng không quốc tế để điều hướng,
5. Các nguồn sai số kết quả đo
Sai số do đồng hồ.
Đây là sai số của đồng hồ trên vệ tinh, đồng hồ trên máy thu và sự không đ ồng b ộ c ủa
chúng.
Đồng hồ trên vệ tinh được trạm điều khiển trên mặt đất theo dõi và do đó n ếu phát hi ện
có sai lệch trạm này sẽ phát tín hiệu chỉ thị thông báo số cải chính cho máy thu GPS bi ết đ ể
sử lý. Để làm giảm ảnh hưởng sai số đồng hồ cả của vệ tinh và máy thu, ng ười ta s ử d ụng
hiệu các trị đo giữa các vệ tinh cũng như giữa các trạm quan sát.
Sai số do quĩ đạo vệ tinh
Chuyển động của vệ tinh trên quĩ đạo không tuân thủ nghiêm ngặt định lu ật Kepler do có
nhiều tác động nhiễu như: Tính không đồng nhất của trọng tr ường trái đ ất, ảnh h ưởng c ủa
sức hút của mặt trăng, mặt trời và của các thiên thể khác, sức cản c ủa khí quyển, áp l ực c ủa
bức xạ mặt trời,... Vị trí tức thời của vệ tinh chỉ có thể xác định theo mô hình chuy ển đ ộng
được xây dựng trên cơ sở các số liệu quan sát từ các trạm có đ ộ chính xác cao trên m ặt đ ất
thuộc phần điều khiển của hệ thống GPS và đương nhiên có chứa sai số. Có hai lo ại
ephemerit được xác định từ kết quả hậu sử lý số li ệu quan sát cho chính các th ời đi ểm n ằm
trong khoảng thời gian quan sát và ephemerit được ngoại suy t ừ các ephemerit nêu trên cho
máy ngày tiếp theo, loại ephemerit thứ nhất có độ chính xác ở mức 10 - 50 m, và ch ỉ đ ược
cung cấp khi được Chính phủ Mỹ cho phép, còn loại thứ 2 ở m ức 20 -100 m và cho phép
khách hàng sử dụng. Sai số vị trí của vệ tinh ảnh hưởng gần nh ư tr ọn v ẹn t ới sai s ố xác đ ịnh
toạ độ của điểm quan trắc đơn riêng biệt, nhưng lại được loại tr ừ đáng k ể trong k ết qu ả
định vị tương đối giữa hai điểm.
- Nhóm 10: Báo cáo hệ thống định vị toàn cầu
Sai số do tầng điện ly và tầng đối lưu
Được phát đi từ vệ tinh ở độ cao 20 200 km xuống tới máy thu trên m ặt đ ất, các tín hi ệu
vô tuyến phải xuyên qua tầng điện ly và tầng đối lưu. T ốc đ ộ lan truyền tín hi ệu tăng t ỉ l ệ
thuận với mật độ điện tử tự do trong tầng điện ly và tỉ lệ ngh ịch v ới bình ph ương t ần s ố c ủa
tín hiệu. Ảnh hưởng của tầng điện ly sẽ được lo ại trừ đáng kể b ằng cách s ử d ụng hai t ần s ố
tải khác nhau. Chính vì thế, để đảm bảo định vị với độ chính xác cao người ta s ử d ụng các
máy thu GPS 2 tần số. Xong khi 2 điểm quan sát ở gần nhau thì ảnh h ưởng nhi ễu x ạ do 2 t ần
số kết hợp sẽ lớn hơn so với 1 tần số và do vậy nên sử dụng máy thu 1 t ần s ố cho tr ường
hợp định vị ở khoảng cách ngắn. Ảnh hưởng của tầng điện ly vào ban đêm sẽ nhỏ hơn tới 5-6
lần so với ban ngày.
Ảnh hưởng của tầng đối lưu có thể được mô hình hóa theo các yếu t ố khí t ượng là
nhiệt độ, áp suất và độ ẩm. Nó có thể được xem là gần như nhau đ ối v ới hai đi ểm quan sát ở
cách nhau không quá vài chục km và vì thế sẽ được loại trừ đáng kể trong hi ệu tr ị đo gi ữa hai
điểm quan sát.
Để làm giảm ảnh hưởng của tầng điện ly và tầng đối lưu người ta quy đ ịnh ch ỉ quan
sát vệ tinh ở độ cao từ 15o trở lên so với mặt phẳng chân trời.
Sai số do nhiễu tín hiệu:
Ăng ten của máy thu không chỉ thu tín hiệu đi thẳng từ vệ tinh t ới mà còn nh ận c ả các
tín hiệu phản xạ từ mặt đất và môi trường xung quanh. Sai s ố do hi ện t ượng này gây ra đ ược
gọi là sai số do nhiễu xạ của tín hiệu vệ tinh. Để làm gi ảm sai s ố này, các nhà ch ế t ạo máy
thu không ngừng hoàn thiện cấu tạo của cả máy thu và ăng ten.
Tổng hợp ảnh hưởng của các nguồn sai số chủ yếu nêu trên cùng v ới ngu ồn sai s ố
phụ khác, khoảng cách từ vệ tinh đến các điểm quan sát ph ụ khác sẽ có sai s ố 13 m v ới xác
suất 95%. Nếu xét đến ảnh hưởng của chế độ C\A thì sai số này sẽ là 50 m. Song các giá tr ị
này mới chỉ là sai số của khoảng cách từ mỗi vệ tinh đ ến đi ểm quan sát, ch ứ không ph ải là
sai số của bản thân vị trí điểm quan sát. Do vị trí điểm quan sát đ ược xác đ ịnh b ởi phép giao
hội khoảng cách từ các vệ tinh nên độ chính xác của nó phụ thuộc vào các góc giao h ội, t ức là
phụ thuộc vào đồ hình phân bố vệ tinh so với điểm quan sát. để có được sai số vị trí điểm
quan sát ta phải đem sai số khoảng cách giao hội nhân với m ột h ệ s ố l ớn h ơn 1. H ệ s ố này
đặc trưng cho đồ hình giao hội và được gọi là hệ số phân tán đ ộ chính xác (Dilution of
Precision - DOP). Rõ ràng DOP càng nhỏ thì vị trí điểm quan sát được xác định càng chính xác.
- Nhóm 10: Báo cáo hệ thống định vị toàn cầu
Hệ số DOP tổng hợp nhất là hệ số phân tán độ chính xác hình học - GDOP, vì nó đ ặc
trưng cho cả ba thành phần tọa độ không gian X, Y, Z và yếu t ố th ời gian t. H ệ s ố GDOP t ừ 2
- 4 được coi là tốt.
6. Nâng cao độ chính xác đo tính thông tin qua các biện pháp hạn chế sai
số đo
Trong công nghệ GPS có một số nguồn sai số chủ yếu và các bi ện pháp khắc ph ục đã đ ược
áp dụng như sau:
Sai số do quỹ đạo vệ tinh:
Đây là nguồn sai số khá lớn nhưng tác động chủ yếu vào to ạ độ tuyệt đ ối x ử lý theo
phương pháp PseudoRange. Vì vậy, thông thường toạ độ tuyệt đối trong h ệ WGS-84 qu ốc t ế
chỉ có thể xác định được với độ chính xác khoảng từ 10 m tới100 m. To ạ đ ộ này có vai trò r ất
quan trọng trong việc tính toán gia số to ạ độ ∆ X, ∆ Y, ∆ Z của các base line. Nếu độ chính xác
toạ độ tuyệt đối của một đầu base line tăng được từ 100m tới 2m thì đ ộ chính xác c ủa ∆ X,
∆ Y, ∆ Z có thể tăng thêm được 1 dm. Chính vì vậy người ta cần có to ạ độ gần đúng trong h ệ
WGS-84 tới cỡ 2 m để có được các base line có độ chính xác cao. Để kh ắc ph ục các sai s ố
này người ta đã sử dụng các biện pháp sau:
Có được lịch vệ tinh chính xác tại thời đi ểm đo: Lịch v ệ tinh chính xác có th ể có đ ược n ếu
yêu cầu NASA hoặc IGS cung cấp, nhưng cách này không ti ện dùng vì ph ải ch ờ đ ợi trong
thời gian không ngắn.
Quan trắc liên tục trong 24 giờ: tức là 2 vòng quỹ đạo c ủa 32 v ệ tính có th ể hi ệu ch ỉnh đ ược
lịch vệ tinh thông qua các phần mềm xử lý PseudoRange m ới, đ ộ chính xác đ ạt đ ược t ới 1 m.
Độ chính xác này đã được thử nghiệm tại Việt nam và đã so sánh k ết qu ả đo to ạ đ ộ tuy ệt đ ối
với kết quả lan truyền toạ độ theo các base line từ 1 đi ểm g ốc to ạ đ ộ tuy ệt đ ối cũng nh ư v ới
toạ độ đo nối với lưới IGS quốc tế.
Sử dụng hệ thống DGPS toàn cầu do OMNI STAR cung c ấp theo công ngh ệ RTCM v ới các
số hiệu chỉnh toạ độ được cung cấp từ hệ thống các trạm định v ị c ố đ ịnh toàn c ầu. Công
nghệ này cũng đã được thử nghiệm tại Việt nam và cho độ chính xác đạt tới 1 m nh ư lý
thuyết đã dự báo.
- Nhóm 10: Báo cáo hệ thống định vị toàn cầu
Sai số do môi trường truyền sóng
Môi trường chuyền sóng gây nên 3 loại sai số chủ yếu trong quá trình sóng mang chuy ển
từ vệ tinh tới máy thu:
Sai số do tầng Ion gây ra: đây là sai số do hi ện t ượng khúc x ạ tia sóng đi t ừ kho ảng không
vũ trụ vào tầng đầu tiên của khí quyển. Sai số này không gây ảnh h ưởng l ớn t ới k ết qu ả đo
trong khoảng cách ngắn mà chỉ có ý nghĩa trên kho ảng cách dài. Đ ể kh ắc ph ục ng ười ta đã s ử
dụng tần số thứ hai khi đo đạc trên khoảng cách dài.
Sai số do tầng đối lưu gây ra: đây là hi ện tượng khúc xạ tia sóng đi trong l ớp khí quy ển
gần mặt đất. Sai số này có tác động chủ yếu cho kho ảng cách ngắn mà không đáng k ể trên
khoảng cách dài. Trước đây người ta yêu cầu đo nhiệt độ, áp su ất, đ ộ ẩm đ ể tính s ố hi ệu
chỉnh. Đến nay các phần mềm đã sử dụng số hiệu chỉnh theo mô hình tầng đ ối l ưu tạo đ ộ
chính xác cao hơn sử dụng các số hiệu chỉnh do nhiệt độ, áp suất, độ ẩm.
Sai số nhiễu tín hiệu do môi trường: sai số này có 2 nguồn gây ra: một là do các ngu ồn
phát sóng ngắn quanh máy thu gây ra như các đài truyền hình và hai là do sóng GPS ph ản x ạ
từ các vật thể đặt quanh antenna. Để khắc phục sai số này người ta đã cải tiến các antenna có
độ nhậy cao hơn, có khả năng chống nhiễu và đặt thêm các b ộ l ọc trong ph ần m ềm (c ả
firmware và software).
Sai số do đồng hồ máy thu:
Độ chính xác đồng hồ và đồng bộ thời gian giữa đồng hồ vệ tinh và đồng hồ máy thu có ý
nghĩa rất quan trọng trong việc nâng cao độ chính xác kết qu ả đo GPS. T ất nhiên c ải ti ến
đồng hồ máy thu là một việc có thể làm ngay được, ví dụ như l ắp đ ặt các đ ồng h ồ nguyên t ử
như trên vệ tinh, nhưng như vậy không ai chấp nhận được giá thành máy thu. Ng ười ta ch ỉ có
thể cải tiến các đồng hồ thạch anh trong máy thu để có khả năng ổn đ ịnh h ơn trong giai đo ạn
đã đồng bộ với đồng hồ vệ tinh.
Đến nay các nguồn sai số nói trên đã được khắc phục đáng kể, tạo đ ược các base line có
độ chính xác cao hơn nhiều so với giai đoạn 1990. Các trị đo GPS cạnh dài đã nâng đ ược đ ộ
chính xác từ cỡ 1/20.000.000 vào giai đoạn 1990 đến 1/200.000.000 như hiện nay đạt được.
Nâng cao độ chính xác tính toán nhờ các thuật toán mới:
- Nhóm 10: Báo cáo hệ thống định vị toàn cầu
Phương pháp xử lý số liệu góp phần rất quan trọng trong vi ệc loại trừ các sai số đo.
Người ta tập trung vào 2 giải pháp sau đây:
Trong xử lý số liệu GPS người ta quan tâm tới hiệu các trị đo có th ể có đ ược đ ể lo ại tr ừ
sai số, trong đó có hiệu bậc nhất là hiệu trị đo giữa các thời điểm thu tín hi ệu c ủa 1 v ệ tinh,
hiệu bậc hai là hiệu trị đo giữa các vệ tinh và hiệu bậc 3 là hiệu trị đo giữa các điểm mặt đất.
Sử dụng hiệu bậc mấy để có một lời giải base line chứa sai s ố đo ít nh ất là m ột quá trình đ ạt
nhiều tiến bộ theo thời gian. Hãng GPS hàng đầu TRIMBLE đã đ ưa ra phần m ềm
TRIMVEC+ cho xử lý các base line trong giai đo ạn 1990 - 1994, đ ến 1995 h ọ đã thay th ế
bằng phần mềm Wave Processor có hiệu quả cao hơn nhiều.
Vấn đề lọc nhiễu là một kỹ thuật phức tạp trong xử lý s ố li ệu v ệ tinh, theo th ời gian
người ta đã đưa ra các bộ lọc hoàn chỉnh hơn để sao cho trong trị đo chỉ còn nhiễu ngẫu nhiên.
Trong phần mềm mới GPSurvey của hãng TRIMBLE đã đưa được vào nhiều b ộ l ọc m ới t ạo
hiệu quả đáng kể trong xử lý các base line.
Nâng cao khả năng công nghệ của GPS:
Trong việc thành lập các lưới trắc địa chúng ta chỉ quan tâm t ới ph ương pháp đo tĩnh. Nh ư
trên giới thiệu, phương pháp này đã cho chúng ta một độ chính xác GPS hi ện nay cao h ơn t ới
10 lần cho đo tương đối và 100 lần cho đo tuyệt đối so với độ chính xác đ ạt đ ược trong
khoảng 5 năm trước đây. Ngoài ra công nghệ GPS đã được phát tri ển cho nhi ều lo ại hình đo
đạc khác nữa để áp dụng cho nhiêù mục tiêu khác nhau như:
• RTK cho đo động với thời gian thực giữa trạm tĩnh và trạm động đạt được đ ộ
chính xác tới 1 cm cho mục tiêu lập bản đồ tỷ lệ lớn;
• RTCM cho đo động với số hiệu chỉnh toạ độ được gửi từ tr ạm tĩnh t ới tr ạm đ ộng
đạt được độ chính xác cỡ 1 m cho mục tiêu lập bản đồ tỷ lệ trung bình;
• MSK cho đo động tương tự như RTK cho khoảng cách dài (tới 5000 km) đạt đ ộ
chính xác cỡ 1 m;
Một số phương pháp Postprocessing Kinematic cho độ chính xác cỡ 1 dm
Chương 5: ỨNG DỤNG GPS
1. Ứng dụng GPS trong lĩnh vực quân sự :
- Nhóm 10: Báo cáo hệ thống định vị toàn cầu
hoạch định đường đi cho các loại tên lửa bom thông minh hay máy bay, ki ểm soát các hành
động qua vệ tinh…
Một số ứng dụng cụ thể :
+Tên lửa hành trình :
Hình 7.1.1: Tên lửa hành trình
+ Máy bay huấn luyện Mikoyan MiG-AT của Nga:
Hình 7.1.2: Máy bay huấn luyện
+ Bom thông minh JDAM:
Hình 7.1.3: Bom thông minh
2. Ứng dụng GPS trong lĩnh vực dân sự :
hiện nay GPS được ứng dụng khá phổ biến trong khá nhiều lĩnh vực.
Trong lĩnh vực Giáo dục: Các chương trình thiết kế bản đồ và GIS Giáo d ục s ẽ gi ới thi ệu m ộ
cách đơn giản và đa dạng, tạo điều kiện thuận lợi cho các tổ chức giáo dục có th ể th ực hi ện
giảng dậy.
Ứng dụng trong lĩnh vực Dầu và Khí đốt: Ngày nay các công ty D ầu khí luôn b ị đ ặt d ưới áp
lực lớn nhất, tuân thủ và phù phợ với những yêu cầu và quy định của quốc tế các công ty luôn
- Nhóm 10: Báo cáo hệ thống định vị toàn cầu
phải có những số liệu cụ thể về hệ thống hạ tầng,.. do đó công nghệ định vị giúp họ có th ể
thu thập được những số liệu một cách đơn giản.
Trong các cơ quan chính phủ: tạo điều kiện cho các cơ quan ho ạt động m ột cách tốt h ơn v ới
các nhiệm vụ được giao.
Là một công cụ hữu ích trong giao thông đường Thủy và đường Không.
Và một số các ứng dụng khác trong cuộc sống hằng ngày như:
Hướng dẫn đường đi trên khắp thế giới.
Quản lý hệ thống ô tô: với các lo ại xe như xe taxi, xe t ải, xe bus, xe khách, xe t ự lái… v ới các
tính năng
• Giám sát lộ trình đường đi theo thời gian thực.
• Xác định vị trí xe chính xác,vận tốc,lộ trình của xe.
• Lưu trữ lộ trình xe theo thời gian và vận tốc.
• Chứ năng chống trộm.
+ Xác định vị trí tốc độ .
+ Khảo sát trắc địa, môi trường và một số các ngành khoa học khác.
+ GPS còn được sử dụng phổ biên trong các thiết bị điện thoại di động
Cụ thể hơn: (Sưu tầm)
a. Ứng dụng GPS trong Cơ quan chính phủ
từ
Ngay
những ngày đầu
tiên phát triển
công nghệ GPS,
chính phủ vẫn
luôn dẫn đầu
trong việc khai
thác và sử dụng.
Từ cấp trung
ương đến địa
phương, từ đô thị tới nông thôn, GPS và GIS tạo
điều kiện thực sự thuận lợi giúp các cơ quan công
quyền hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao.
Có thể bạn chỉ là người duy nhất trong bộ phận
thành lập bản đồ của một tổ chức chính phủ chuyên
trách về phòng cháy chữa cháy, hay bạn là thành
viên của bộ lâm nghiệp chuyên quản lý rừng và các
khu bảo tồn thiên nhiên rộng hàng nghìn héc ta,
chúng tôi luôn có giải pháp tốt nhất dành cho bạn.
Những công nghệ thu thập số liệu Bản đồ và GPS/GIS của Trimble làm cho công việc của
các cơ quan chính phủ trở nên đơn giản hơn rất nhiều mà không phụ thu ộc vào ki ểu, kh ối
lượng số liệu được thu thập, lưu trữ, xử lý và phân tích cho dù đó có thể là một lượng số liệu
không gian rất lớn. Các sản phẩm Bản đồ và GIS của Trimble đ ảm b ảo cung c ấp gi ải pháp
hoàn chỉnh cho các cơ quan thành phố, các đơn vị quân sự, các c ục bảo v ệ tài nguyên thiên
nhiên và bất kỳ cơ quan chính phủ nào có nhu cầu quản lý số li ệu nhằm m ục đích h ỗ tr ợ vi ệc
nguon tai.lieu . vn
