Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu cho thấy độ chính xác khi xử lý tĩnh 24h là (2.4, 3.8, 7.4)mm và khi xử lý động (9.7, 8.8, 26.8)mm theo hướng Bắc, Đông và độ cao. So với độ chính xác GPS tĩnh, thì thành phần hướng Đông và độ cao của GALILEO vẫn kém hơn gần ½. Trong khi đó độ chính xác định vị động GALILEO lại không có sự chênh lệch nhiều so với GPS.
Nghiên cứu ĐỊNH VỊ ĐIỂM CHÍNH XÁC CAO DÙNG VỆ TINH GALILEO CÓ GIẢI ĐA TRỊ NGUYỄN NGỌC LÂU Trường Đại học Bách khoa TP.HCM Tóm tắt: Từ tuần lễ GPS 2034, Trung tâm Nghiên cứu Không gian Quốc gia Pháp bắt đầu cung cấp sản phẩm xác lịch số hiệu chỉnh đồng hồ vệ tinh GALILEO có hỗ trợ cho việc giải đa trị Chúng tơi khảo sát độ xác định vị điểm dùng GALILEO có giải đa trị 12 trạm GNSS thường trực khu vực Châu Âu Kết cho thấy độ xác xử lý tĩnh 24h (2.4, 3.8, 7.4)mm xử lý động (9.7, 8.8, 26.8)mm theo hướng Bắc, Đông độ cao So với độ xác GPS tĩnh, thành phần hướng Đơng độ cao GALILEO gần ½ Trong độ xác định vị động GALILEO lại khơng có chênh lệch nhiều so với GPS Giới thiệu GALILEO hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu Châu Âu xây dựng phát triển, tương tự GPS Mỹ GLONASS Nga Vệ tinh thử nghiệm GIOVE A phóng từ 2005 Hiện số lượng vệ tinh GALILEO hoạt động phát tín hiệu quỹ đạo 23 Với số lượng vệ tinh này, đa số khu vực giới quan sát từ vệ tinh GALILEO trở lên thực định vị cách độc lập Tuy nhiên số đạt ~2/3 so với thiết kế có 30 vệ tinh hoạt động [1] (Xem bảng 1) Trong số hệ thống định vị tồn cầu có, GALILEO có nhiều điểm tương tự với GPS - Phương pháp mã hóa tín hiệu CDMA - Tần số E1 giống với L1 GPS 1575.42 MHz, khác tần số thứ dùng cho mục đích dân E5a 1176.45MHz - Có hệ thống thời gian hệ thống tọa độ gần trùng Do có nhiều thuận lợi xử lý riêng biệt GALILEO xử lý tích hợp GPS+GALILEO Trung tâm Nghiên cứu Không gian Quốc gia Pháp (Centre National d’Etudes Spatiales – CNES) cung cấp sản phẩm lịch số hiệu chỉnh đồng hồ vệ tinh GPS có hỗ trợ cho việc giải đa trị từ sớm [9] Nhờ mà định vị điểm xác cao có giải đa trị (Precise Point Positioning with Ambiguity Resolution – PPP AR) dùng GPS đạt thành tựu cải thiện độ xác [5] Đặc biệt tuần lễ GPS 2034 (30-12-2018), trung tâm cung cấp thêm sản phẩm tương tự có hỗ trợ giải đa trị cho GALILEO Điều mở khả Bảng 1: Trạng thái GALILEO vào 6/2020 (tham khảo từ [2]) Ngày nhận bài: 25/10/2020, ngày chuyển phản biện: 29/10/2020, ngày chấp nhận phản biện: 05/11/2020, ngày chấp nhận đăng: 09/11/2020 t¹p chÝ khoa học đo đạc đồ số 46-12/2020 Nghiên cứu nâng cao độ xác cho định vị điểm trị đo pha GALILEO giải tham số đa trị kết hợp GPS GALILEO khu vực có số lượng vệ tinh GALILEO bao phủ nhiều Khu vực Châu Âu nơi Ngay sau kiện này, vài nhà khoa học khảo sát đánh giá độ xác định vị điểm GALILEO với việc giải đa trị dùng sản phẩm CNES Katsigianni nnk [3] xử lý động liệu GNSS khoảng 50 trạm IGS thường trực Kết cho thấy độ xác PPPAR dùng GALILEO cấp với GPS only đạt tốt khu vực Châu Âu (thử nghiệm trạm) với 2–4 mm mặt bằng, 10 mm độ cao Ở mức độ tồn cầu, độ xác đạt 1cm mặt 3cm độ cao Trong báo [4], Katsigianni nnk [4] mở rộng nghiên cứu xử lý động liệu GNSS trạm Châu Âu Kết độ xác định vị trung bình 7mm mặt 28 mm độ cao Tuy nhiên kết đạt chưa khách quan xác tác giả dùng số trạm đo khu vực Châu Âu Hơn độ xác định vị phụ thuộc vào vị trí mà cịn phụ thuộc vào yếu tố quan trọng khác chât lượng máy thu anten Để tìm khu vực thích hợp nêu trên, chúng tơi thực việc lấy mẫu số nơi khác bề mặt trái đất vào ngày 16-06-2020 Việc lấy mẫu tìm số lượng GALILEO quan sát vị trí ngày Và chu kỳ chuyển động vệ tinh GALILEO xấp xỉ 12h nên vị trí vệ tinh gần lặp lại cho ngày (Xem hình 1) Trong báo thực việc khảo sát mức độ toàn cầu trạng thái GALILEO để xem khu vực đạt độ xác cao Và khu vực xử lý số lượng trạm đo nhiều để đạt kết đánh giá độ xác định điểm đo tĩnh động thực tế Bộ liệu GNSS dùng khảo sát Mạng lưới trạm IGS thường trực có 300 trạm phân bố tồn cầu Tại trạm trang bị máy thu GNSS đa hệ thống vệ tinh thu tín hiệu từ GPS GALILEO Đây nguồn liệu tốt để dùng cho việc khảo sát Tuy nhiên, số lượng vệ tinh GALILEO quĩ đạo chưa đầy đủ (23/30) Do số lượng vệ tinh GALILEO quan sát vị trí khác đất không giống Để đánh giá độ xác định vị điểm dùng trị đo GALILEO, ta nên thực Hình thể đồ thị số lượng vệ tinh GPS GALILEO quan sát vị trí thời gian 24h ngày 16-06-2020 Các trạm đo lấy mẫu DARW (Úc), BRUX (Châu Âu), CUSV (Đông Nam Á), WUH2 (Trung Quốc), GODE (Bắc Mỹ), SANT (Nam Mỹ) Các đồ thị cho thấy tất trạm đo số lượng vệ tinh trung bình GALILEO lớn nhỏ số lượng GPS Trạm có số lượng vệ tinh trung bình GALILEO cao BRUX Châu Âu (8-9 vệ tinh) Như vậy, việc định vị dùng vệ tinh GALILEO thực nơi Khu vực có độ xác cao Châu Âu Dựa vào phân tích trên, chúng tơi chọn 12 trạm GNSS thường trực phân bố khu vực Châu Âu Những trạm trang bị máy thu GNSS đa hệ thống vệ tinh có tốc độ thu 30s Các máy thu chọn khác loại để đảm bảo tính khách quan khảo sát (xem bảng 2) Tọa độ xác trạm lấy từ việc bình sai mạng lưới IGS tồn cầu hàng tuần với độ xác vài mm hệ tọa độ ITRF2014 [8] Phần mềm kết xử lý PPP Để xử lý định vị điểm xác cao liệu GNSS 12 trạm IGS bảng 2, dùng phần mềm PPPC tự phát triển từ 2010 [6] Sau nhiều lần nâng cấp, phần mềm PPPC có khả xử lý liệu GNSS hai chế độ tĩnh động cho nhiều hệ thống vệ tinh khác GPS, GLONASS, tạp chí khoa học đo đạc ®å sè 46-12/2020 Nghiên cứu Hình 1: Trạng thái vệ tinh GPS (liền nét đỏ) GALILEO (đứt nét xanh) quan sát số vị trí khác Bảng 2: Các trạm GNSS thường trực dùng khảo sát GALILEO, BEIDOU QZSS Gần nâng cấp PPPC thêm khả giải đa trị dùng sản phẩm IRC CNES Việc khảo sát độ xác định vị điểm dùng GPS có giải đa trị thực báo [5] Để xử lý GALILEO có giải đa trị, áp dụng cách thức tương tự GPS [5] (Xem bảng 3) Một số cài đặt chung cho trình xử lý cho Bảng Dữ liệu GNSS ngày 16-06-2020 trạm đo xử lý phương án sau: - Xử lý tĩnh 24h dùng trị đo GPS - Xử lý tĩnh 24h dùng trị đo GALILEO - Xử lý động dùng trị đo GPS - Xử lý động ch dựng tr o GALILEO tạp chí khoa học đo đạc đồ số 46-12/2020 Nghiờn cu Cỏc tọa độ nhận từ việc xử lý chuyển sang thành phần hướng Bắc, hướng Đông độ cao, trừ với giá trị xác để tính hiệu tọa độ Ni, Ei, Ui cho trạm đo i xử lý tĩnh hay thời điểm i xử lý động Các hiệu tọa độ sau dùng để tính sai số trung phương theo công thức: Kết xử lý tĩnh 24h GPS GALILEO cho Bảng Kết xử lý động cho Bảng Khi xử lý GPS, tỷ lệ giải thành công tham số đa trị đạt cao, trung bình 96% Đối với GALILEO, tỷ lệ thấp hơn, đạt trung bình 90% (Xem bảng 4, 5) Bảng cho thấy độ xác định vị dùng trị đo GALILEO thấp so với dùng trị đo GPS Điều số lượng vệ tinh GALILEO quan sát trạm đo thấp GPS Trong tương lai GALILEO có đầy đủ số lượng vệ tinh, độ xác cải thiện tương đương với GPS Độ xác định vị tĩnh 24h GALILEO tương đương với GPS thành phần hướng Bắc (2.4mm so với 2.8mm), cịn hướng Đơng độ cao gấp đôi (3.8mm 7.4mm so với 1.3mm 3.3mm) Điều tương tự quan sát thấy kết xử lý động, thua thành phần hướng Đông độ cao nhiều Nhìn chung độ xác định vị động dùng GPS hay GALILEO xấp xỉ 1cm mặt 2-3cm thành phần độ cao So sánh với nghiên cứu khác Katsigianni nnk [3] xử lý định vị động liệu GNSS trạm BRUX, CAS1 NYA2 ngày 042-048 năm 2019 Họ dùng giá trị trung bình tọa độ trạm đo xử lý ngày để làm sở so sánh, tính sai số trung phương định vị theo hướng Đơng, hướng Bắc độ cao Độ xác đạt xử lý GALILEO (2.6-4.2, 2.9-5.2, 10.315.6mm) với GPS (2.4-3.8, 2.2-5.2, 8.514.3mm) Khi mở rộng xử lý khoảng 50 trạm đo tồn cầu, độ xác đạt xấp xỉ 1cm mặt 3cm độ cao Trong tài liệu [4], Katsigianni nnk mở rộng xử lý trạm đo Châu Âu đạt độ xác khoảng 7mm mặt 3cm độ cao Kết nhóm nghiên cứu Katsigiani nêu kết xử lý động bảng tương đồng với Mặc dù hai có khác biệt tập liệu phương pháp tính tốn Bảng 3: Các tham số cài đặt xử lý PPP tạp chí khoa học đo đạc đồ số 46-12/2020 Nghiên cứu Bảng 4: Kết xử lý tĩnh 24h theo phương án a b Bảng 5: Kết xử lý động theo phương án c d Kết luận Với cấu hình chưa hồn chỉnh nay, số lượng vệ tinh GALILEO quan sát vị trí bề mặt trái đất đủ cho việc định vị độc lập thua số lượng vệ tinh GPS Điều dẫn đến độ xác định vị dùng GALILEO chưa với GPS Khu vực có độ bao phủ GALILEO tốt Châu Âu với số lượng vệ tinh quan sát trung bình 8-9 Đây khu vực mà chọn nghiên cứu Nhờ vào sản phẩm lịch số hiệu chỉnh đồng hồ vệ tinh GALILEO có hỗ trợ giải đa trị CNES, độ xác định vị điểm xử lý tĩnh động GALILEO cải thiện tiệm cận dần với độ xác GPS Khảo sát 12 trạm GNSS thường trực Châu Âu cho thấy độ xác xử lý tĩnh 24h (2.4, 3.8, 7.4)mm xử lý động (9.7, 8.8, 26.8)mm theo hướng Bắc, Đông độ cao So với độ xác GPS tĩnh, thành phần hướng Đơng độ cao GALILEO gần ½ Trong độ xác động không chênh lệch nhiều Kết định vị động tương đồng với kết nghiên cứu nhóm Katsigiani [4,5] có khác biệt tập liệu khảo sát phương pháp tính tốn.m Tài liệu tham khảo [1] European GNSS open service, (2018), “Signal-in-space Interface Control Document”, 74 trang [2] Wikipedia, (2020), https://en.wikipedia.org/wiki/Galileo_(satellite_navigation) tạp chí khoa học đo đạc ®å sè 46-12/2020 Nghiên cứu [3] Katsigianni, G., Loyer, S and Perosanz Felix, (2019), “PPP and PPP-AR Kinematic Post-Processed Performance of GPS-Only, Galileo-Only and Multi-GNSS” Remote Sens 2019, 11(21) [4] Katsigianni, G., Perosanz, F., Loyer, S et al., (2019), “Galileo millimeter-level kinematic precise point positioning with ambiguity resolution” Earth Planets Space 71, 76 (2019) doi:10.1186/s40623-019-1055-1 [5] Nguyễn Ngọc Lâu, (2017), “Độ xác PPP có giải tham số đa trị khung tọa độ ITRF2014”, Hội nghị Khoa học Công nghệ lần thứ 15 tổ chức ĐHBK TPHCM 10/2017, 47-54 [6] Nguyễn Ngọc Lâu, Trần Trọng Đức, Dương Tuấn Việt, Đặng Văn Công Bằng, (2010) “Automatic GPS precise point process- ing via internet” Báo cáo đề tài cấp Bộ B201030-33, 107 trang [7] Böhm, J., Werl, B., & Schuh, H., (2006), “Troposphere mapping functions for GPS and VLBI from ECMWF operational analysis data” Journal of Geophysical Research, 111, B02406, doi:10.1029/2005JB003629 [8] Zuheir Altamimi, Paul Rebischung, Laurent Métivier, and Xavier Collilieux, (2016), “ITRF2014: A new release of the International Terrestrial Reference Frame modeling nonlinear station motions”, Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 121, pp 6109–6131, doi:10.1002/2016JB013098 [9] Laurichesse D., (2012), “Phase Biases Estimation for Undifferenced Ambiguity Resolution”, PPP-RTK & Open Standards Symposium, March 12-13, 2012, Frankfurt.m Summary Accuracy of precise point positioning with ambiguity resolution using galileo only Nguyen Ngoc Lau Department of Geomatics Engineering, Ho Chi Minh City University of Technology Vietnam National University Ho Chi Minh City From GPS week 2034, the France Centre National d’Etudes Spatiales (CNES) started to provide accurate products of ephemerides and clock corrections for GALILEO satellites with ambiguity resolution capability We investigated the accuracy of precise point positioning with ambiguity resolution using only GALILEO at 12 IGS permanent stations in the European region The results show that the accuracy of 24-hour static solution is (2.4, 3.8, 7.4) mm and kinematic solution (9.7, 8.8, 26.8) mm in the North, East and Up components Compared with GPS only, the East and the Up components of GALILEO static solution are still less accuracy than ½ Meanwhile, the accuracy of GALILEO’s kinematic position is not much different from GPS.m t¹p chÝ khoa häc đo đạc đồ số 46-12/2020 ... lượng vệ tinh trung bình GALILEO lớn nhỏ số lượng GPS Trạm có số lượng vệ tinh trung bình GALILEO cao BRUX Châu Âu (8-9 vệ tinh) Như vậy, việc định vị dùng vệ tinh GALILEO thực nơi Khu vực có độ xác. .. cho thấy độ xác định vị dùng trị đo GALILEO thấp so với dùng trị đo GPS Điều số lượng vệ tinh GALILEO quan sát trạm đo thấp GPS Trong tương lai GALILEO có đầy đủ số lượng vệ tinh, độ xác cải thiện...Nghiên cứu nâng cao độ xác cho định vị điểm trị đo pha GALILEO giải tham số đa trị kết hợp GPS GALILEO khu vực có số lượng vệ tinh GALILEO bao phủ nhiều Khu vực Châu Âu