Đang tải... (xem toàn văn)
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Lê Văn Quang NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP ĐO GPS ĐỘNG XỬ LÝ SAU BẰNG MÁY THU MỘT TẦN SỐ VỚI NHIỀU TRẠM CỐ ĐỊNH TRONG ĐO ĐẠC ĐỊA CHÍNH LUẬN VĂN THẠC S[.]
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Lê Văn Quang NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP ĐO GPS ĐỘNG XỬ LÝ SAU BẰNG MÁY THU MỘT TẦN SỐ VỚI NHIỀU TRẠM CỐ ĐỊNH TRONG ĐO ĐẠC ĐỊA CHÍNH LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC HÀ NỘI - 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Lê Văn Quang NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP ĐO GPS ĐỘNG XỬ LÝ SAU BẰNG MÁY THU MỘT TẦN SỐ VỚI NHIỀU TRẠM CỐ ĐỊNH TRONG ĐO ĐẠC ĐỊA CHÍNH Chuyên ngành: Quản lý đất đai Mã số: 60850103 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Trần Quốc Bình HÀ NỘI - 2014 LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS Trần Quốc Bình, người bảo hướng dẫn tơi tận tình trình nghiên cứu thực đề tài Trong suốt thời gian học tập tạo điều kiện, giúp đỡ tận tình thầy, cô Khoa Địa lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội để có kết học tập tốt có kiến thức thiết thực chuyên ngành Trong thời gian thực nghiệm đề tài, nhận giúp đỡ nhiệt tình từ đồng nghiệp công tác Viện Khoa học Đo đạc Bản đồ, bạn bè đặc biệt từ gia đình người thân tơi Với lịng biết ơn sâu sắc, xin chân thành giúp đỡ q báu Ngồi lời tri ân đây, xin cam đoan nội dung đề tài kết nghiên cứu, ý tưởng khoa học Tôi biết ơn mong nhận ý kiến đóng góp phản hồi nội dung nghiên cứu đề tài Học viên Lê Văn Quang MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GPS 1.1 Sự hình thành hệ thống GPS 1.2 Cấu trúc hệ thống GPS 1.2.1 Đoạn không gian 1.2.2 Đoạn điều khiển 10 1.2.3 Đoạn sử dụng 11 1.3 Các phương pháp đo GPS 12 1.3.1 Đo GPS tuyệt đối 12 1.3.2 Đo GPS tương đối 13 1.4 Tình hình ứng dụng cơng nghệ GPS thu thập liệu khơng gian 19 1.4.1 Tình hình ứng dụng GPS giới .19 1.4.2 Tình hình ứng dụng GPS Việt Nam .20 CHƢƠNG CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA KỸ THUẬT ĐO GPS ĐỘNG XỬ LÝ SAU 24 2.1 Cơ sở khoa học phương pháp đo pha GPS 24 2.1.1 Mơ hình toán học phương pháp đo pha GPS 24 2.1.2 Các trị đo pha phân sai 26 2.2 Kỹ thuật đo GPS động xử lý sau 28 2.2.1 Nguyên tắc đo đạc 28 2.2.2 Quy trình đo GPS động xử lý sau .29 2.2.3 Các nguồn sai số đo GPS động xử lý sau .34 2.3 Khả ứng dụng đo GPS động xử lý sau đo đạc địa 37 2.3.1 Ưu nhược điểm kỹ thuật đo GPS động xử lý sau .37 2.3.2 Đánh giá khả ứng dụng công nghệ GPS đo động xử lý sau đo đạc địa 38 2.4 Vấn đề sử dụng nhiều trạm cố định đo GPS động xử lý sau 39 2.4.1 Những lợi sử dụng nhiều trạm cố định đo GPS động xử lý sau 39 2.4.2 Các nguồn sai số giảm thiểu sử dụng nhiều trạm cố định 39 CHƢƠNG THỬ NGHIỆM ĐO ĐẠC ĐỊA CHÍNH BẰNG PHƢƠNG PHÁP GPS ĐỘNG XỬ LÝ SAU VỚI NHIỀU TRẠM CỐ ĐỊNH TRÊN ĐỊA BÀN QUẬN NAM TỪ LIÊM, THÀNH PHỐ HÀ NỘI 40 3.1 Khái quát khu vực thử nghiệm 40 3.1.1 Vị trí địa lý 40 3.1.2 Đặc điểm địa hình, địa vật 41 3.1.3 Tình hình đo đạc địa lập hồ sơ địa 41 3.2 Thử nghiệm thành lập lưới khống chế đo vẽ phương pháp đo GPS động xử lý sau với nhiều trạm cố định 42 3.2.1 Điều kiện thử nghiệm 42 3.2.2 Kết thử nghiệm 48 3.3 Thử nghiệm đo vẽ chi tiết phương pháp đo GPS động xử lý sau với nhiều trạm cố định 53 3.3.1 Điều kiện thử nghiệm 53 3.3.2 Kết thử nghiệm 55 3.4 Đề xuất số giải pháp để nâng cao hiệu phương pháp đo GPS động xử lý sau với nhiều trạm cố định đo đạc địa 65 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 PHỤ LỤC 70 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Cấu trúc hệ thống GPS [1] Hình 1.2 Sơ đồ quỹ đạo vệ tinh hệ thống GPS Hình 1.3 Vệ tinh GPS bay quĩ đạo quanh Trái đất Hình 1.4 Cấu trúc tín hiệu GPS [1] Hình 1.5 Mạng lưới trạm điều khiển hệ thống GPS từ sau năm 2005 11 Hình 1.6 Một số loại máy thu GPS hãng Trimble 12 Hình 1.7 Sơ đồ kỹ thuật đo tĩnh 13 Hình 1.8 Sơ đồ kỹ thuật đo GPS động (Kinematic GPS) 16 Hình 2.1 Độ lệch pha sóng từ vệ tinh sóng máy thu phát 24 Hình 2.2 Sơ đồ tính toán trị đo pha phân sai 27 Hình 3.1 Vị trí quận Nam Từ Liêm 40 Hình 3.2 Khu vực đo thử nghiệm 44 Hình 3.3 Sơ đồ lưới đo tĩnh 45 Hình 3.4 Đồ thị sai số vị trí điểm theo số lượng trạm Base 51 Hình 3.5 Đồ thị sai số độ cao theo số lượng trạm Base 52 Hình 3.6 Sơ đồ phân bố điểm đo khu đo 55 Hình 3.7 Đồ thị sai số vị trí điểm theo số lượng trạm Base với thời gian đo epoch .58 Hình 3.8 Đồ thị sai số vị trí điểm theo số lượng trạm Base với thời gian đo epoch 59 Hình 3.9 Đồ thị sai số vị trí điểm theo số lượng trạm Base với thời gian đo epoch 60 Hình 3.10 Đồ thị sai số độ cao theo số lượng trạm Base với thời gian đo epoch 60 Hình 3.11 Đồ thị sai số độ cao theo số lượng trạm Base với thời gian đo epoch 61 Hình 3.12 Đồ thị sai số độ cao theo số lượng trạm Base với thời gian đo epoch 62 DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1 Yêu cầu sai số vị trí điểm khống chế đo vẽ [2] 42 Bảng 3.2 Khái quát khu đo thử nghiệm 44 Bảng 3.3 Bảng tọa độ sai số trung phương vị trí điểm sau bình sai 46 đo phương pháp đo tĩnh 46 Bảng 3.4 Bảng tọa độ điểm trạm Base trạm Rover 46 Bảng 3.5 Bảng tổng hợp kết đo PPK sử dụng 1, 2, trạm Base đặt TN01, TN06, TN07 50 Bảng 3.6 Bảng sai số tọa độ phẳng trung bình đo PPK sử dụng số lượng trạm Base khác 51 Bảng 3.7 Bảng sai số độ cao trung bình đo PPK sử dụng số lượng trạm Base khác 52 Bảng 3.8 Bảng tổng hợp kết đo PPK sử dụng số lượng trạm Base TN02, TN04, TN05 với thời gian khác 57 Bảng 3.9 Bảng sai số tọa độ phẳng trung bình đo PPK sử dụng số lượng trạm Base khác với thời gian đo epoch 58 Bảng 3.10 Bảng sai số tọa độ phẳng trung bình đo PPK sử dụng số lượng trạm Base khác với thời gian đo epoch .58 Bảng 3.11 Bảng sai số tọa độ phẳng trung bình đo PPK sử dụng số lượng trạm Base khác với thời gian đo epoch 63 Bảng 3.12 Bảng sai số độ cao trung bình đo PPK sử dụng số lượng trạm Base khác với thời gian đo epoch 60 Bảng 3.13 Bảng sai số độ cao trung bình đo PPK sử dụng số lượng trạm Base khác với thời gian đo epoch 61 Bảng 3.14 Bảng sai số độ cao trung bình đo PPK sử dụng số lượng trạm Base khác với thời gian đo epoch 61 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT GPS : Hệ thống định vị toàn cầu (Global Positioning System) PDOP : Sự suy giảm độ xác vị trí điểm (Posittion Dilution of Precision) RTK : Đo động thời gian thực (Real Time Kinematic) PPK : Đo động xử lý sau (Post Processing Kinematic) STAT : Đo tĩnh (Static) DOP : Chỉ số DOP (Dilution of Precision) MỞ ĐẦU Đất đai nguồn tài nguyên vô quý giá quốc gia, nơi mà người sinh sống, tồn phát triển Do vậy, việc quản lý Nhà nước đất đai nhiệm vụ cần thiết quản lý Nhà nước Một cơng cụ phục vụ nhiệm vụ hệ thống hồ sơ địa chính, có đồ địa Hiện nay, việc đo đạc thành lập đồ địa thực chủ yếu phương pháp toàn đạc điện tử Đây phương pháp đo đạc cho độ chi tiết cao, độ xác tốt lại phải thành lập mạng lưới khống chế tọa độ dày đặc, trạm đo đảm bảo thông hướng Để đảm bảo công việc phải tốn nhiều công lao động, hiệu công việc chưa cao Trong năm gần đây, hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Poisitioning System) ngày hoàn thiện phát triển, ứng dụng rộng rãi mang độ xác cao Vì việc ứng dụng công nghệ GPS vào đo đạc đồ sử dụng phổ biến đem lại lợi xác định tọa độ điểm đạt độ xác cao, khơng cần thơng hướng trạm đo, phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, cho suất lao động cao Tuy nhiên, ứng dụng cơng nghệ GPS đo đạc địa chủ yếu dùng phương pháp đo tĩnh để thành lập lưới khống chế tọa độ, mà khả ứng dụng bị hạn chế Vì việc nghiên cứu phương pháp đo GPS động (cho suất cao phương pháp đo tĩnh, độ xác giới hạn cho phép) đo đạc địa điều cần thiết để có sở khoa học triển khai ứng dụng phổ biến nước ta Trong thực tế, triển khai đo động GPS, người ta thường sử dụng hay nhiều trạm động (trạm Rover) với trạm cố định (trạm Base) nhằm giảm số lượng yêu cầu máy thu Ngày nay, máy thu GPS có giá thành rẻ nhiều so với trước đây, nảy sinh vấn đề sử dụng nhiều trạm Base để làm tăng độ tin cậy làm tăng độ xác kết đo Vấn đề đặt sử dụng nhiều trạm Base, độ xác kết đo có cải thiện đáng kể hay khơng có đồ hính bố trí trạm Base Rover tốt nhất? Xuất phát từ lý này, tiến hành nghiên cứu thực đề tài: “Nghiên cứu phương pháp đo GPS động xử lý sau máy thu tần số với nhiều trạm cố định đo đạc địa chính” 2 Mục tiêu nghiên cứu Đánh giá khả hiệu sử dụng phương pháp đo GPS động xử lý sau máy thu tần số sử dụng nhiều trạm cố định dựa kết thử nghiệm khu vực đo Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan công nghệ GPS kỹ thuật đo GPS động xử lý sau - Đánh giá độ xác đo GPS động xử lý sau máy thu tần số sử dụng trạm cố định sử dụng nhiều trạm cố định đo đạc địa Từ đề xuất phương án bố trí trạm đo hợp lý khu vực đo Phƣơng pháp nghiên cứu - Phương pháp phân tích tổng hợp tài liệu: tìm hiểu công nghệ GPS ứng dụng đo đạc lập đồ địa - Phương pháp so sánh: so sánh kết đo GPS động xử lý sau máy thu tần số sử dụng trạm cố định nhiều trạm cố định đo đạc địa - Phương pháp thống kê: phân tích kết để tìm quy luật tượng Kết đạt đƣợc - Đánh giá khả áp dụng công nghệ đo GPS động xử lý sau đo đạc địa - Đề xuất số giải pháp việc sử dụng nhiều trạm cố định để nâng cao hiệu ứng dụng công nghệ đo GPS động xử lý sau đo đạc địa Ý nghĩa đề tài a) Ý nghĩa khoa học Đề xuất số định hướng sử dụng nhiều trạm cố định đo GPS động xử lý sau b) Ý nghĩa thực tiễn Kết đề tài làm sở để đơn vị sản xuất ứng dụng đo GPS động xử lý sau máy thu tần số với nhiều trạm cố định để đo vẽ chi tiết thành lập lưới khống chế đo đạc địa Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu kết luận, luận văn có cấu trúc gồm 03 chương: Chương Tổng quan công nghệ GPS Chương Cơ sở khoa học kỹ thuật đo GPS động xử lý sau Chương Thử nghiệm đo đạc địa phương pháp GPS động xử lý sau máy thu tần số với nhiều trạm cố định địa bàn quận Nam Từ Liêm, thành phố Hà Nội CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ CƠNG NGHỆ GPS 1.1 Sự hình thành hệ thống GPS Từ năm 60 kỷ XX, Cơ quan Hàng không Vũ trụ (NASA) với Quân đội Hoa Kỳ tiến hành chương trình nghiên cứu, phát triển hệ thống dẫn đường định vị xác vệ tinh nhân tạo Hệ thống định vị dẫn đường vệ tinh hệ hệ thống TRANSIT Hệ thống có vệ tinh, hoạt động theo nguyên lý Doppler Hệ thống TRANSIT sử dụng thương mại vào năm 1967 Một thời gian ngắn sau TRANSIT bắt đầu ứng dụng trắc địa Việc thiết lập mạng lưới điểm định vị khống chế toàn cầu ứng dụng sớm giá trị hệ thống TRANSIT Định vị hệ thống TRANSIT cần thời gian quan trắc lâu mà độ xác đạt cỡ 1m Do vậy, trắc địa hệ thống TRANSIT phù hợp với công tác xây dựng mạng lưới khống chế cạnh dài Nó khơng thoả mãn ứng dụng đo đạc thông dụng đo đạc đồ, cơng trình dân dụng [6] Tiếp theo thành công hệ thống TRANSIT, hệ thống định vị vệ tinh hệ thứ hai đời có tên NAVSTAR-GPS (Navigation Satellite Timing And Ranging – Global Poisitioning System) gọi tắt GPS Hệ thống bao gồm 24 vệ tinh phát tín hiệu, bay quanh Trái đất theo quỹ đạo xác định Độ xác định vị hệ thống nâng cao chất so với hệ thống TRANSIT Nhược điểm thời gian quan trắc khắc phục Một năm sau phóng vệ tinh thử nghiệm NTS-2 (Navigation Technology Sattellite 2), giai đoạn thử nghiệm vận hành hệ thống GPS bắt đầu với việc phóng vệ tinh GPS mẫu "Block I" [4] Từ năm 1978 đến 1985 có 11 vệ tinh Block I phóng lên quỹ đạo Hiện số vệ tinh thuộc khối I hết thời hạn sử dụng Việc phóng vệ tinh hệ thứ II (Block II) bắt đầu vào năm 1989 Sau giai đoạn này, 24 vệ tinh triển khai quĩ đạo nghiêng 550 so với mặt phẳng xích đạo Trái đất với chu kỳ gần 12 độ cao xấp xỉ 20.200 km Loại vệ tinh bổ sung hệ III (Block III) thiết kế thay vệ tinh Block II bắt đầu phóng vào năm 1955 Vào tháng năm 2007, có tổng số 30 vệ tinh hệ thống GPS hoạt động quỹ đạo [1] Cùng có tính tương tự với hệ thống GPS hoạt động cịn có hệ thống GLONASS CHLB Nga khơng thương mại hố rộng rãi hệ thống tương lai cạnh tranh thị trường với hệ thống GPS hệ thống GALIEO Cộng đồng Châu Âu Những ứng dụng sớm GPS trắc địa đồ công tác đo lưới khống chế Ở Việt Nam, phương pháp định vị vệ tinh ứng dụng từ năm đầu thập kỷ 1990 Với máy thu vệ tinh loại 4000ST, 4000SST ban đầu sau thời gian ngắn lập xong lưới khống chế vùng đặc biệt khó khăn mà từ trước đến chưa có lưới khống chế Tây Nguyên, thượng nguồn sông Bé, Cà Mau [6] Những năm sau cơng nghệ GPS đóng vai trị định việc đo lưới cấp "0" lập hệ qui chiếu Quốc gia việc lập lưới khống chế hạng III phủ trùm lãnh thổ (gần 30000 điểm) [16] nhiều lưới khống chế cho cơng trình dân dụng khác Hiện hệ thống GPS phát triển ngày hoàn thiện phần cứng (thiết bị đo) phần mềm (chương trình xử lý số liệu), ứng dụng rộng rãi vào dạng công tác trắc địa đồ, trắc địa cơng trình dân dụng cơng tác định vị khác theo chiều hướng ngày đơn giản hiệu 1.2 Cấu trúc hệ thống GPS GPS hệ thống kỹ thuật phức tạp theo chức chia thành phần (còn gọi đoạn – segment): - Đoạn không gian (Space Segment); - Đoạn điều khiển (Control Segment); - Đoạn sử dụng (User Segment) Hình 1.1 Cấu trúc hệ thống GPS [1] 1.2.1 Đoạn không gian Đoạn không gian gồm tối thiểu 24 vệ tinh nhân tạo bay mặt phẳng quỹ đạo cách nghiêng 550 so với mặt phẳng xích đạo Trái đất Quỹ đạo vệ tinh gần hình trịn, vệ tinh bay độ cao xấp xỉ 20.200 km so với mặt đất, bán kính quỹ đạo 26.600 km Vệ tinh GPS chuyển động quỹ đạo với chu kỳ 718 phút, quỹ đạo có vệ tinh Do đó, thời gian vị trí Trái đất điều kiện địa hình thơng thống quan trắc vệ tinh GPS – điều kiện tối thiểu để định vị khơng gian chiều Hình 1.2 Sơ đồ quỹ đạo vệ tinh hệ thống GPS Hình 1.3 Vệ tinh GPS bay quĩ đạo quanh Trái đất Một thành phần quan trọng đoạn khơng gian tín hiệu phát từ vệ tinh đến máy thu Việc phát thu tín hiệu vệ tinh sở để đo đạc với hệ thống GPS Tín hiệu phát từ vệ tinh bao gồm thành phần sau [1]: - Hai sóng tải (hay sóng mang – carrier wave) dải tần số L (L band) L1 L2; - Mã giả ngẫu nhiên sử dụng để đo khoảng cách, bao gồm C/A-code P-code (hay Y-code); - Thông báo định vị (navigation message) Mỗi vệ tinh GPS có đồng hồ ngun tử xác Các đồng hồ xung nhịp với tần số f0 = 10.23MHz tần số để tạo tín hiệu phát từ vệ tinh Các sóng tải có nhiệm vụ chuyển tải mã đo khoảng cách thơng báo định vị Vệ tinh GPS phát sóng tải tần số ký hiệu L1 L2, tần số tính từ tần số sau: fL1 = 154 f0 = 1575.42Mhz; fL2 = 120 f0 = 1227.60Mhz; Từ tần số trên, tính bước sóng L1 L2 sau: L1 = c 19 cm f L1 L2 = c 24 cm f L2 Các mã giả ngẫu nhiên sử dụng để đo khoảng cách từ vệ tinh tới máy thu Các mã gọi giả ngẫu nhiên chúng có tính chất gần giống mã ngẫu nhiên, thực tế phát sinh theo thuật tốn phức tạp mà ta biểu diễn cách đơn giản dạng hàm số G = G(PRN) với PRN số nguyên có giá trị từ đến 36 Với giá trị PRN có giả ngẫu nhiên Mỗi vệ tinh GPS gán giá trị PRN riêng có mã giả ngẫu nhiên riêng [1] Có hai loại mã giả ngẫu nhiên là: - C/A-code (viết tắt từ “clear/access code” hay “coare/acquisition code”), phát tần số 1.023Mhz có chu kỳ lặp lại 1ms (cứ 1ms mã C/A-code lại lặp lại) Chỉ có sóng tải L1 điều biến C/A-code, tức mã có sóng L1 - P-code (viết tắt từ “private code” hay “precide code”), phát tần số 10.23Mhz có chu kỳ lặp lại 266.4 ngày Số 266.4 ngày chia thành khoảng ngày (1 tuần) khoảng gán với vệ tinh Như vậy, P-code vệ tinh lặp lại sau tuần P-code truyền sóng tải L1 L2 Khi chế độ A/S (Anti Spoofing) bật P-code mã hố thành Y-code người dùng dân không sử dụng - Các thông báo định vị (Navigation message) chứa thông tin dự báo về: + Lịch vệ tinh; + Các hệ số mơ hình dùng để hiệu chỉnh sai số đồng hồ vệ tinh; + Trạng thái vệ tinh (đang hoạt động, ngừng hoạt động, sửa chữa,…); + Các thơng số mơ hình mơ tả ảnh hưởng tầng điện ly Các thông tin dự báo trạm điều khiển cung cấp lên vệ tinh truyền xuống máy thu người sử dụng thông báo định vị Các thông báo định vị phát bít (0 hay 1) sau 20 chu kỳ lặp lại mã C/Acode Tồn thơng báo định vị dài 1500bit để truyền tải thông báo cần 30s [10] Hình 1.4 Cấu trúc tín hiệu GPS [1] 1.2.2 Đoạn điều khiển Đoạn điều khiển bao gồm thiết bị để điều khiển vệ tinh, theo dõi trạng thái (sức khoẻ) vệ tinh, theo dõi quỹ đạo, tính tốn lịch vệ tinh, tải liệu lên vệ tinh Đoạn điều khiển gồm trạm mặt đất nằm Hawaii, Colorado Springs, đảo Ascension, Diego Garcia Kwajalein Các trạm có chức sau [1]: - Cả trạm trạm theo dõi (monitoring station) có nhiệm vụ theo dõi trạng thái hoạt động quỹ đạo vệ tinh, chuyển thông tin thu thập trạm điều khiển (master control station) - Trạm điều khiển đặt không quân Schriever AFB (Air Force Base) Colorado Springs, có nhiệm vụ xử lý liệu thu nhận từ trạm khác để tính tốn lịch vệ tinh số hiệu chỉnh đồng hồ vệ tinh Đây trạm lệnh điều khiển hệ thống thay đổi đường bay vệ tinh, tắt / bật chế độ mã hoá,… - Ba trạm đảo Ascension, Diego Garcia Kwajalein có chức tải liệu lên vệ tinh (bao gồm lịch vệ tinh, số liệu hiệu chỉnh đồng hồ để đưa vào thông báo định vị Navigation message lệnh từ trạm điều khiển chính) Mỗi trạm tải liệu quan sát vệ tinh lần ngày Do đó, vệ tinh nhìn thấy truyền liệu từ trạm tải liệu lần ngày, thông báo định vị cập nhật lần ngày (mặc dù người ta cập nhật lần / ngày) - Một chức phần điều khiển nhắc tới chức xác định hệ quy chiếu cho kết đo GPS Toạ độ vệ tinh có lịch vệ tinh trạm điều khiển phát lên cho hệ tọa độ WGS-84 Do đó, kết đo GPS nằm hệ tọa độ Khi hệ thống GPS ngày phát triển đại vệ tinh trở nên độc lập với phần điều khiển Các vệ tinh khối II R II F liên kết với lịch vệ tinh tính tốn phần không gian mà không cần đến phần điều khiển hệ thống 10 Hình 1.5 Mạng lưới trạm điều khiển hệ thống GPS từ sau năm 2005 Từ tháng năm 2005, trạm điều khiển NGA (National GeospatialIntelligence Agency – Cơ quan tình báo địa khơng gian Mỹ) thêm vào phần điều khiển GPS, nâng tổng số trạm điều khiển lên thành 11 trạm Với số lượng trạm điều khiển vậy, vệ tinh ln ln nhìn thấy từ trạm điều khiển kết xác định vị trí vệ tinh xác Trong thời gian tới có thêm trạm điều khiển NGA bổ sung vệ tinh ln ln nhìn thấy từ tối thiểu trạm điều khiển [1] Sau số liệu GPS thu thập, xử lý, tọa độ độ lệch đồng hồ vệ tinh tính tốn hiệu chỉnh trạm chủ truyền tới vệ tinh hàng ngày thông qua trạm theo dõi 1.2.3 Đoạn sử dụng Đoạn sử dụng bao gồm máy thu tín hiệu vệ tinh phần mềm tính tốn xử lý số liệu Máy thu tín hiệu GPS đặt cố định mặt đất hay gắn phương tiện chuyển động bộ, ôtô, tàu điện, tàu thủy, tên lửa, vệ tinh nhân tạo,…tùy theo mục đích sử dụng Các thiết bị đoạn sử dụng đa dạng chúng phục vụ cho nhiều ứng dụng khác GPS Các thiết bị thường phân loại theo loại trị đo mà chúng thực được, [1]: + Các máy thu GPS để định vị mục đích dân sự, chúng sử dụng phương pháp đo mã C/A-code tần số L1; 11 + Các máy thu GPS để định vị mục đích quân sự, chúng sử dụng phương pháp đo mã C/A-code P-code tần số L1 L2; + Các máy đo pha tần số (L1); + Các máy đo pha tần số L1 L2 Trong số loại máy có hai loại sau sử dụng đo đạc địa chúng cho độ xác cao, tới vài milimét Hình 1.6 Một số loại máy thu GPS hãng Trimble 1.3 Các phƣơng pháp đo GPS 1.3.1 Đo GPS tuyệt đối Là phương pháp xác định tọa độ điểm đặt máy thu tín hiệu vệ tinh hệ tọa độ toàn cầu WGS-84 Phương pháp định vị việc tính tọa độ điểm đo nhờ việc giải tốn giao hội khơng gian dựa sở khoảng cách đo từ vệ tinh đến máy thu tọa độ vệ tinh thời điểm đo Do nhiều nguồn sai số nên độ xác vị trí điểm thấp (sai số khoảng 5m-15m), khơng dùng cho việc đo đạc xác, dùng cho mục đích dẫn đường mục đích khác với u cầu độ xác khơng cao Đối với phương pháp dùng máy để thu tín hiệu vệ tinh 12 1.3.2 Đo GPS tƣơng đối Thực chất phương pháp đo xác định hiệu tọa độ không gian điểm đo đồng thời đặt đầu khoảng cách cần đo (Baseline) Độ xác phương pháp cao loại trừ nhiều nguồn sai số nên sử dụng đo đạc xây dựng lưới khống chế trắc địa công tác đo đạc đồ tỷ lệ Do chất đo tọa độ tương đối nên phương pháp cần tối thiểu máy thu vệ tinh thời điểm đo Tùy thuộc vào quan hệ trạm đo thời gian đo mà người ta chia thành dạng đo tương đối, là: đo tĩnh (Static), đo tĩnh nhanh (Fast – Static), đo động (Kinematic) đo giả động (Pseudo Kinematic) Tùy dạng lưới mà sử dụng dạng đo thích hợp [1] 1.3.2.1 Phương pháp đo tĩnh (static) Trong kỹ thuật đo tĩnh, máy thu đặt điểm biết tọa độ (gọi base receiver) máy thu thứ đặt điểm cần xác định tọa độ (gọi remote receiver) Nếu có nhiều hai máy thu bổ sung thêm base receiver remote receiver Khi kỹ thuật đo tĩnh đòi hỏi máy thu phải đo đồng thời khoảng thời gian lâu (từ 30 phút tới chí vài ngày) để tính số ngun chu kỳ Khoảng thu tín hiệu (logging interval) thường chọn 15-20s Thời gian đo phụ thuộc vào số lượng vệ tinh, đồ hình vệ tinh, chiều dài cạnh đáy, loại máy thu (1 tần số tần số), yêu cầu độ xác,…Cần ý q trình đo phải có tối thiểu vệ tinh nhìn thấy từ base receiver remote receiver Hình 1.7 Sơ đồ kỹ thuật đo tĩnh 13 ...ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Lê Văn Quang NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP ĐO GPS ĐỘNG XỬ LÝ SAU BẰNG MÁY THU MỘT TẦN SỐ VỚI NHIỀU TRẠM CỐ ĐỊNH TRONG ĐO ĐẠC ĐỊA CHÍNH Chuyên... vực đo Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan công nghệ GPS kỹ thu? ??t đo GPS động xử lý sau - Đánh giá độ xác đo GPS động xử lý sau máy thu tần số sử dụng trạm cố định sử dụng nhiều trạm cố định. .. công nghệ GPS đo động xử lý sau đo đạc địa 38 2.4 Vấn đề sử dụng nhiều trạm cố định đo GPS động xử lý sau 39 2.4.1 Những lợi sử dụng nhiều trạm cố định đo GPS động xử lý sau