Phương pháp điều chế tín hiệu vô tuyến trong hệ thống dẫn đường GPS

LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực đồ án tốt nghiệp này, em nhận nhiều giúp đỡ, tạo điều kiện từ phía nhà trường, gia đình bạn bè Trước hết em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thày giáo - TS Trần Xuân Việt - người tận tình hướng dẫn bảo, định hướng, cho em lời khuyên hữu ích, cần thiết lúc suốt trình chọn đề tài, thực nội dung hoàn thiện đồ án Em muốn cảm ơn bố mẹ cố gắng cho em điều kiện học tập tốt năm qua đặc biệt thời gian hoàn thành đồ án tốt nghiệp Cuối cùng, em xin cảm ơn tới toàn thể thày cô giáo trường Đại học Hàng Hải Việt Nam nói chung thày cô giáo môn Điện tử - Viễn thông toàn thể bạn tập thể lớp ĐTV51-ĐH nói riêng cho em năm tháng sinh viên học tập nhiều ý nghĩa Hải phòng, tháng 12 năm 2014 Sinh viên thực đề tài Tiêu Thị Mai Hoa LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp “Phương pháp điều chế tín hiệu vô tuyến hệ thống dẫn đường GPS” em tự thực hướng dẫn thày giáo - TS Trần Xuân Việt Trong đồ án hoàn toàn ghi chép, xếp trình bày lại điều em học đọc qua tài liệu có liên quan Ngoài ra, đồ án em sử dụng số liệu, hình vẽ công bố rộng rãi mạng qua số website tin cậy Những nguồn tài liệu em liệt kê phần tài liệu tham khảo MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU SA 2nd SOPS BPSK CDMA DSSS U.S DOD GEO GPS -NAVSTAR HOW LSB MEO MP MSB NASA NP PPS PRN QPSK Schriever AFB SPS SVID SVN TLM TOW count U.S NavalObservatory Selective Availability – Sai số nhân tạo 2nd Space Operations Squadron - Một đơn vị phi đội không quân trực thuộc Không quân Mỹ Binary Phase Shift Keying – điều chế dịch pha nhị phân Code Division Multiple Access - phương pháp đa truy nhập phân chia theo mã Direct Sequence Spread Spectrum - Trải phổ chuỗi trực tiếp U.S Department of Defense - Bộ quốc phòng Hoa Kỳ Geostationary Satellite - Vệ tinh địa tĩnh Global Positioning System – Navigation System Time And Ranging - Hệ thống dẫn đường vệ tinh Mỹ Handover Word - từ mã chuyển giao Least Significant Bit - Bit có trọng số thấp Medium Earth Orbit - Quỹ đạo trái đất tầm trung Measuring Point - Điểm đo Most Significant Bit - Bit có trọng số cao National Aeronautics and Space Administration Cơ quan Hàng Không Vũ Trụ Mỹ Navigation Point - Điểm mốc dẫn đường Precise Positioning Service - Dịch vụ định vị xác dành riêng cho thuê bao đặc biệt cước Pseudo Random Noise – Mã giả ngẫu nhiên Quadrature Phase Shift Keying - điều chế dịch pha cầu phương Schriever Air Force Base - Căn không quân Schriever quân đội Mỹ Standard Positioning Service - Dịch vụ định vị tiêu chuẩn dành cho tất thuê bao Space Vehicle Identity - Số nhận dạng vệ tinh Space Vehicle Number - Số vệ tinh Telemetry Word - từ mã điều khiển xa Time-Of-Week count - Số đếm thời gian tuần Đài thiên văn hàng hải Mỹ DANH MỤC CÁC BẢNG Số bảng Tên bảng Trang Bảng 1.1 Một số thông số block vệ tinh hành Bảng 1.2 Bảng 3.1 Tình trạng chòm GPS cập nhật ngày 11/09/2014 ID tương ứng khung phụ phát 46 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hình Tên hình Trang Hình 1.1 Cấu hình hệ thống dẫn đường vệ tinh GPS Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 1.4 Hình 1.5 Hình 1.6 Hình 1.7 Độ nghiêng mặt phẳng quỹ đạo vệ tinh so với mặt phẳng Các trạm mặt đất hệ thống GPS Trường hợp biết khoảng cách từ máy thu tới hai vệ tinh Trường hợp biết khoảng cách từ máy thu tới ba vệ tinh Trường hợp biết khoảng cách từ máy thu tới bốn vệ tinh Độ trễ chuỗi PRN code nhận chuỗi máy 14 14 15 16 Hình 1.8 Nguyên lý định vị hệ thống GPS 18 Hình 1.9 Hiệu ứng đa đường 22 Hình 2.1 Sơ đồ điều chế BPSK 23 Hình 2.2 Đồ thị dạng sóng tín hiệu BPSK 25 Hình 2.3 Sơ đồ giải điều chế BPSK 26 Hình 2.4 Sơ đồ điều chế QPSK 27 Hình 2.5 Đồ thị dạng sóng tín hiệu QPSK 29 Hình 2.6 Sơ đồ giải điều chế QPSK 30 Hình 2.7 Sơ đồ đơn giản máy phát máy thu hệ thốngDS-CDMA 32 Hình 2.8 Sơ đồ máy phát DSSS - BPSK 33 Hình 2.9 Đồ thị dạng sóng tín hiệu DSSS-BPSK 34 Hình 2.10 Sơ đồ máy phát DSSS-QPSK 35 Hình 2.11 Đồ thị dạng sóng tín hiệu DSSS-QPSK 37 Hình 3.1 Cấu trúc toàn tin dẫn đường GPS 44 Hình 3.2 Cấu trúc từ mã TLM từ mã HOW 45 Hình 3.3 Sơ đồ tạo tín hiệu phát vệ tinh GPS 47 Hình 3.4 Sơ đồ tạo tín hiệu phát GPS băng L1 48 Hình 3.5 Sơ đồ tạo tín hiệu phát GPS băng L2 49 LỜI MỞ ĐẦU Trong thời đại công nghệ ngày phát triển nay, thông tin vệ tinh trở thành khái niệm phổ biến quen thuộc với sống người Chúng ta dễ dàng nhận thấy diện thông tin vệ tinh sống hàng ngày người, từ dịch vụ truyền hình số vệ tinh, hệ thống dẫn đường lắp đặt phương tiện giao thông hay phần mềm dẫn đường điện thoại di động nhỏ bé ; từ việc sử dụng phần ứng dụng thông tin vệ tinh cho lĩnh vực dân sự, hệ thống thông tin vệ tinh chuyên dụng phục vụ cho quân mà ta nghe nhắc tới phương tiện truyền thông, đài báo Nói tới thông tin vệ tinh, không nhắc tới hệ thống định vị toàn cầu GPS - Global Positioning System Mỹ Trên giới khái niệm GPS tồn lâu, mang đến nhiều tiện ích, đặc biệt quan trọng việc dẫn đường hàng không, đường thủy, đường đường sắt Từ ứng dụng lĩnh vực quân ứng dụng lĩnh vực dân đa dạng Vì vậy, em định chọn mảng kiến thức hệ thống GPS để làm đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Phương pháp điều chế tín hiệu vô tuyến hệ thống GPS” hướng dẫn thày giáo - TS Trần Xuân Việt Trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp này, em xin trình bày số nội dung sau: Chương I: GPS – Hệ thống định vị toàn cầu Chương II: Cơ sở lý thuyết điều chế ứng dụng GPS Chương III: Phương pháp điều chế tín hiệu hệ thống GPS Do khả có hạn nên đồ án không tránh khỏi sai sót, em mong nhận góp ý, bảo thày cô để hiểu đề tài Hải Phòng, tháng 12 năm 2014 Sinh viên thực đề tài Tiêu Thị Mai Hoa CHƯƠNG I GPS – HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU 1.1 QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG GPS Từ năm 60 kỷ 20, quân đội Cơ quan Hàng Không Vũ Trụ Mỹ (NASA – National Aeronautics and Space Administration) tiến hành chương trình nghiên cứu, phát triển hệ thống dẫn đường định vị xác vệ tinh nhân tạo Hệ thống dẫn đường vệ tinh GPS - NAVSTAR (Global Positioning System - Navigtion Satellite Timing And Ranging) biết đến rộng rãi với tên gọi hệ thống định vị toàn cầu GPS GPS bắt đầu nghiên cứu từ năm 70, phát triển phủ Mỹ, quản lý Không Lực Mỹ ( U.S Air Force) giám sát ủy ban Định vị - Dẫn đường Bộ Quốc phòng Mỹ Đây hệ thống dẫn đường vệ tinh dùng để cung cấp thông tin vị trí, tốc độ thời gian cho máy thu GPS khắp nơi trái đất, thời điểm điều kiện thời tiết Trong năm đầu thập kỷ 80, Mỹ thức cho phép ứng dụng GPS dân Sự kiện quan trọng đánh dấu mốc thời gian vào năm 1983, chuyến bay 007 hãng hàng không Korean Air Lines xâm phạm không phận Liên Xô cố thiết bị dẫn đường bị hỏng Liên Xô bắn hạ máy bay dẫn tới thảm kịch 269 hàng khách thiệt mạng Sau tai nạn này, nhận thấy nhu cầu định vị dẫn đường cho ứng dụng hàng không dân dụng trở nên cấp thiết, tổng thống Ronald Reagan lệnh cho quân đội Mỹ phải mở cửa phần GPS cho ứng dụng dân Sự kiện đánh dấu bắt đầu lan tỏa công nghệ GPS từ lĩnh vực quân dần sang lĩnh vực dân khác khắp toàn cầu Từ nhà khoa học nhiều nước phát triển lao vào chạy đua để đạt thành cao lĩnh vực sử dụng hệ thống vệ tinh chuyên dụng GPS thiết kế, xây dựng phát triển hệ thống có tính tương tự riêng quốc gia Hàng loạt máy thu GPS nhiều hãng giới sản xuất đưa phục vụ người dùng dân Bởi vậy, giá thành máy thu GPS nhìn chung giảm xuống tới mức hợp lý mang tính phổ cập cao Tất nhiên đôi với độ xác cao cấu tạo thiết bị định vị GPS phức tạp giá thành cao Tuy nhiên, phải khẳng định GPS hệ thống quân đội với mục đích trước dành cho quân Do đó, Mỹ nhận thấy GPS độ xác gây nguy hiểm đến quyền lợi ưu Để tránh hiểm hoạ này, Mỹ đưa sai số nhân tạo SA (Selective Available) vào áp dụng vào năm 1990 nhằm làm giảm độ xác GPS để ngăn ngừa ứng dụng GPS vào hành động chống lại quyền lợi Mỹ Sau vào tháng năm 2000, kỹ thuật quân Mỹ tiến xa, lúc tổng thống Bill Clinton lệnh tắt SA Kể từ tới nay, nhu cầu sử dụng máy thu GPS cá nhân dân thực bùng nổ Mặc dù năm Mỹ phải tiêu tốn só tiền không nhỏ để quản lý, vận hành trì hoạt động hệ thống GPS tất người giới sử dụng số chức GPS miễn phí, quốc tịch Trong lĩnh vực khác nhau, việc yêu cầu độ xác khác Do vậy, việc đặt yêu cầu cụ thể độ xác cho lĩnh vực điều cần thiết Do đó, tùy vào lĩnh vực mà người ta lại lựa chọn mức độ khác độ xác GPS Hệ thống GPS cung cấp hai cấp độ xác dịch vụ: - Dịch vụ định vị tiêu chuẩn SPS (Standard Positioning Service): dịch vụ cung cấp cho tất người sử dụng GPS cách liên tục toàn giới mà trả phí - Dịch vụ định vị xác PPS (Precise Positioning Service): dịch vụ cung cấp thông tin định vị xác cho hoạt động quân Mỹ đồng minh hay người sử dụng Bộ quốc phòng Hoa Kỳ (DoD - U.S Department of Defense) cấp phép 10 Hình 3.1 : Cấu trúc toàn tin dẫn đường GPS bits cuối từ mã dùng cho kiểm tra chẵn lẻ để máy thu phát lỗi bit giải điều chế Từ hình 3.1 thấy cấu trúc tin dẫn đường GPS bao gồm 25 khung (frame) hay gọi 25 trang (page) Mỗi khung có độ dài 1500 bits, chia thành năm khung cần 30 giây để phát Mỗi khung truyền khung 1.Từ rõ ràng khung gồm 1500 : = 300 bits 30 : = giây để phát Mỗi khung lại bao gồm 10 từ mã (mỗi từ mã có chiều dài 30 bits thời gian phát 0,6 giây => bit phát 20 ms) Tất khung tuân thủ trình tự phát bắt đầu với từ mã TLM (Telemetry word), theo sau từ mã HOW (Handover word) tới từ liệu Ngoại trừ thông tin cập nhật khung 1, không đổi tốc độ truyền lặp lại với khung 30 giây Còn riêng khung thay 25 lần 25 phiên khung phụ xem 25 trang từ đến 25 Các từ thứ đến thứ 10 trang có 56 bits kiểm tra chẵn lẻ, bit 23 24 từ 10 trang không mang thông tin để tính toán chẵn lẻ Các bit lại từ thứ đến từ thứ 10 liệu.Do đó, ngoại trừ việc cập nhật trang 25 trang lặp lại sau 750 giây hay 12,5 phút 3.2.2 Cấu trúc từ mã TLM từ mã HOW Như nói trên, 60 bits khung dành để phát từ mã TLM (Telemetry word) từ mã HOW (Handover word) Chúng có cấu trúc mô tả hình sau: Hình 3.2 : Cấu trúc từ mã TLM từ mã HOW Có thể thấy cấu trúc chung hai từ mã có chiều dài 30 bits với bits kiểm tra chẵn lẻ cuối a Từ mã TLM Mỗi từ mã điều khiển xa TLM có 30 bits, lặp lại sau giây từ khung Trong bit mào đầu (8-bit preamble) 10001011 có chức để máy thu xác định đầu khung Kế tin telemetry 14 bits, bits dành riêng bits chẵn lẻ b Từ mã HOW Từ mã chuyển giao HOW có 30 bits, lặp lại sau giây từ mã thứ hai khung Trong bit MSB phát Từ mã HOWcó cấu trúc sau: 57 - Bắt đầu với 17 bits MSB số đếm TOW (Time-Of-Week) 17 bits tương ứng với số đếm TOW điểm mốc 1,5 giây (1,5 second epoch) mà bắt đầu khung theo sau - Từ mã HOW cung cấp hai bit cờ bit thứ 18 bit thứ 19 dùng cho cảnh báo chất lượng tín hiệu kích hoạt A/S (Anti – Sproofing) - Bit 20,21,22 HOW ID khung phụ phát, cụ thể là: Bảng 2.1: ID tương ứng khung phụ phát Khung phụ phát Mã ID 001 3.3 SƠ ĐỒ 010 TÍN HIỆU 011 hiệu 100 phát vệ tinh 101 hệ thống TẠO GPS Ta định vị có sơ đồ tạo tín dẫn GPS sau: 58 đường 10,23 MHz BPSK × 154 L1 signal L1 carrier ∑ 1575,42 MHz 90° BPSK ⊕ C/A Code 10,23 MHz Data 50 bps data 50 bps ⊕ P Code 10,23 MHz × 120 L2 signal L2 carrier BPSK 1227,60 MHz   Hình 3.3: Sơ đồ tạo tín hiệu phát vệ tinh GPS Mỗi vệ tinh GPS đồng thời phát hai băng tần L với f1 = 1575,42 MHz L2 với f2 = 1227,60 MHz Từ sơ đồ tạo tín hiệu phát vệ tinh GPS thấy tất tần số sử dụng tạo từ nguồn tần số sở fo=10,23 MHz, cụ thể sau: - f1 = 154 × f o = 1575, 42 f = 120 × f o = 1227, 60 MHz, bước sóng 19 cm MHz, bước sóng 24,4 cn - Mã C/A có tần số 1/10 tần số sở f o :10 = 1, 023 MHz, bước sóng 293,1 m chu kỳ 1ms - Mã P có tần số tần số sở 10,23 MHz, bước sóng 29,31 m chu kỳ 266 ngày 59 Tín hiệu GPS băng L1 tạo dựa phương pháp điều chế tín hiệu DSSS-QPSK đề cập chương với sơ đồ sau: 60 61 Hình 3.4: Sơ đồ tạo tín hiệu phát GPS băng L1 Đó thông tin trải phổ mã giả ngẫu nhiên nhân với hai sóng mang vuông góc cuối tổng hợp lại Cụ thể tin dẫn đường tốc độ thấp (Rb=50 bps) sau cộng module hai với hai mã trải phổ tốc độ cao mã sơ C/A (Rc=1,023 Mbps) mã xác P (Rc=10,23 Mbps) đưa tới hai đièu chế BPSK để nhân với hai sóng mang tần số f vuông pha Tổng hợp hai tín hiệu đầu hai điều chế BPSK lại ta tín hiệu GPS băng L1 Ta có tín hiệu phát băng L1 vệ tinh thứ i có dạng: si1 ( t ) = A1 pi ( t ) di ( t ) sin ( 2π f1t ) + A1 ci ( t ) d i ( t ) cos ( 2π f1t ) (3.1) Trong đó: si1 ( t ) A1 : tín hiệu phát băng L1 vệ tinh thứ i biên độ tín hiệu sóng mang tần số p( t) c( t) d ( t) f1 mã xác P mã sơ hay mã phổ thông C/A tin dẫn đường Trong đó, tín hiệu GPS băng L2 tạo dựa phương pháp tạo tín hiệu DSSS-BPSK với sơ đồ sau: 62 d(t).p(t) Hình 3.5: Sơ đồ tạo tín hiệu phát GPS băng L2 Tương tự tin dẫn đường tốc độ thấp trước tiên trải phổ mã xác P có tốc độ cao Tín hiệu trải phổ sau nhân với sóng mang f2 để có tín hiệu DSSS-BPSK phát băng L Phương thức điều chế BPSK sử dụng để điều chế mã sóng mang L L2 để có chuyển mức tín hiệu từ → ngược lại, từ → gây nên dịch pha 180° sóng mang Ta có tín hiệu phát băng L vệ tinh thứ i có dạng: si2 ( t ) = A2 pi ( t ) d i ( t ) sin ( 2π f 2t ) (3.2) Trong đó: si2 ( t ) A2 biên độ cố định tín hiệu sóng mang tần số p( t) c( t) : tín hiệu phát băng L2 vệ tinh thứ i f2 mã xác P mã sơ hay mã phổ thông C/A truy nhập tự 63 d ( t) tin dẫn đường Có thể thấy: - Mã C/A điều biến sóng mang L tần số 1575,42 MHz Mã tương đối dễ thu nhận chiều dài mã không ngắn mà không dài, phù hợp với máy thu dân Đối với máy thu mã P có chiều dài mã lớn, mã C/A giúp thu nhận mã P dễ dàng Để tránh gây can nhiễu giao thoa băng L người ta quay pha 90° sóng mang L1 đem nhân với mã C/A - Việc sử dụng tín hiệu mã hóa cho phép vệ tinh GPS hoạt động mà không bị nhiễu vệ tinh phát mã giả ngẫu nhiên riêng biệt Đồng thời việc sử dụng hai tần số sóng mang f f2 mang lại lợi ích cung cấp khả đo lường xác thời gian trễ truyền tín hiệu qua tầng điện ly Bởi máy thu quân thu hai tần số này, so sánh kết tính toán khoảng cách từ vệ tinh tới máy thu Trong máy thu dân thông thường thu tần số f1 nên không loại trừ sai số tốt 64 KẾT LUẬN Có thể thấy hệ thống định vị vệ tinh GPS (Global Positioning System) hay biết đến với tên gọi đầy đủ GPS - NAVSTAR (Global Positioning System - Navigation Satellite Timing And Ranging) đóng vai trò quan trọng sống công nghệ có nhiều ưu điểm vượt trội phủ sóng rộng, dung lượng thông tin lớn, độ tin cậy cao, tính linh hoạt cao đa dạng lọai hình dịch vụ nên ứng dụng rộng rãi định vị dẫn đường nhanh chóng, thuận lợi, xác phương pháp khác Mặc dù vậy, bên cạnh cần lưu ý đến vấn đề suy hao ảnh hưởng tới tín hiệu vệ tinh truyền qua khoảng cách xa từ vệ tinh quỹ đạo tới trạm thu mặt đất Qua phần em trình bày đồ án này, thấy tín hiệu GPS thực chất tín hiệu DSSS-BPSK DSSS-QPSK Các vệ tinh GPS quỹ đạo trái đất tầm trung bay vòng quanh Trái Đất hai lần ngày theo quỹ đạo xác Chúng sử dụng tín hiệu dường xuống băng L bao gồm thành phần sau: mã giả trải phổ cộng module với tin dẫn đường điều biến hai thành phần sóng mang (mã C/A điều biến sóng mang L1 số f1=1575,42 MHz mã P điều biến hai sóng mang L1và L2 tần số f2=1227,6 MHz) để phát xuống cho máy thu GPS người dùng trái đất Phương thức điều chế khóa dịch pha nhị phân - BPSK khóa dịch pha cầu phương - QPSK sử dụng để điều chế mã sóng mang L1 L2 Về chất, máy thu GPS nhận thông tin này, giải trải phổ, giải điều chế, so sánh thời gian tín hiệu phát từ vệ tinh với thời gian nhận chúng Sai lệch thời gian cho biết máy thu GPS cách vệ tinh bao xa Rồi với nhiều quãng cách đo tới nhiều vệ tinh máy thu tính vị trí người dùng hiển thị lên đồ điện tử cài sẵn máy Cuối thân em tự nhận thấy dù tạo điều kiện thực đồ án tốt nghiệp với nhiều thời gian song với điều em trình bày 65 đồ án chưa phải hoàn chỉnh Do kiến thức em hạn hẹp nên đồ án tồn nhiều mặt hạn chế phần trình bày lẫn nội dung Em mong nhận góp ý thày cô bạn để em hiểu thêm đề tài Hải phòng, tháng 12 năm 2014 Sinh viên thực đề tài Tiêu Thị Mai Hoa 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO TS Trần Đức INH, giáo trình Định vị dẫn đường hàng hải,2008 Hãng Trimble Navigation Limited, GPS The first Global Navigation Satellite System, 2007 Jean-Marie Zogg, GPS Basic Ublox, 26/03/2002 Global Positioning System Standard Positioning Service Signal Specification, 02/06/1995 http://www.gps.gov/systems/gps/space/ cập nhật ngày 2/8/2014 http://en.wikipedia.org/wiki/Global_Positioning_System cập nhật ngày 13/6/2014 http://www.navipedia.net/index.php/GPS_Space cập nhật ngày 2/8/2014 http://www.navcen.uscg.gov/?Do=constellationStatus cập nhật 2014 TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, Lý thuyết trải phổ đa truy nhập vô tuyến, 2006 10.Đỗ Quốc Trịnh – Vũ Thanh Hải, Kỹ thuật trải phổ ứng dụng, 2006 11.ThS Hoàng Trung Thông, giáo trình Kỹ thuật truyền dẫn số, 2011 67 NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Tinh thần thái độ, cố gắng sinh viên trình thực Đồ án/khóa luận: Đánh giá chất lượng Đồ án/khóa luận tốt nghiệp (so với nội dung yêu cầu đề mặt: lý luận, thực tiễn, chất lượng thuyết minh vẽ): Chấm điểm giảng viên hướng dẫn (Điểm ghi số chữ) Hải Phòng,ngày tháng 12 năm 2014 Giảng viên hướng dẫn TS Trần Xuân Việt 68 ĐÁNH GIÁ CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN Đánh giá chất lượng Đồ án/khóa luận tốt nghiệp mặt: thu thập phân tích số liệu ban đầu, sở lý thuyết, vận dụng vào điều kiện cụ thể, chất lượng thuyết minh vẽ, mô hình (nếu có) …: Chấm điểm người phản biện (Điểm ghi số chữ) Hải Phòng,ngày tháng 12 năm 2014 Người phản biện 69 70 [...]... một hệ thống thông tin số Trong phần này ta tìm hiểu cơ sở lý thuyết về phương pháp điều chế khóa dịch pha nhị phân – BPSK và khóa dịch pha cầu phương – QPSK cũng như kỹ thuật trải phổ được ứng dụng trong hệ thống GPS 2.1 Điều chế BPSK BPSK – Binary Phase Shift Keying là phương pháp điều chế khóa dịch pha nhị phân Trong phương pháp này, sóng mang nhận hai giá trị pha tùy thuộc tín hiệu số đầu vào Trong. .. trình điều chế được thực hiện ở máy phát thì giải điều chế là quá trình ngược lại với quá trình điều chế và được thực hiện ở phía máy thu Trong quá trình thu được có một trong các tham số: biên độ, tần số, pha của tín hiệu sóng mang được biến đổi theo tín hiệu điều chế và tùy theo phương thức giải điều chế thích hợp để lấy lại thông tin cần thiết Điều chế và giải điều chế là khâu không thể thiếu trong. .. hay nhiều đặc tính nào đó của tín hiệu sóng mang tuần hoàn được thay đổi theo tín hiệu điều khiển chính là thông tin cần truyền đi Quá trình này thực hiện đối với các tín hiệu thông tin đầu vào là tín hiệu số được gọi là điều chế số Tương ứng nếu sử dụng tín hiệu thông tin để thay đổi biên độ, tần số hay pha của sóng mang ta sẽ được các phương pháp điều chế biên độ, điều chế tần số và điều chế pha tương... 180°) a Sơ đồ điều chế BPSK Ta có sơ đồ điều chế tín hiệu BPSK như sau: 30 BPSK signal Data Carrier             31              Hình 2.1: Sơ đồ điều chế BPSK Để tạo tín hiệu BPSK, cần phải thể hiện chuỗi nhị phân đầu vào ở dạng lưỡng cực Dạng tín hiệu nhị phân này cùng với sóng mang chu kỳ T c được đưa đến bộ nhân Ở đầu ra của bộ điều chế ta nhận được tín hiệu BPSK Khi đó tín hiệu sau điều chế là: s (t... trong máy 1.6 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA GPS Có nhiều yếu tố khác nhau có thể làm suy giảm tín hiệu GPS, tác động tới độ chính xác của hệ thống GPS, trong đó có thể kể tới một số yếu tố sau: - Sự cản trở của tầng điện ly và tầng đối lưu: tín hiệu vệ tinh bị chậm đi khi đi qua tầng khí quyển Hệ thống GPS có dự phòng điều đó bằng cách tính thêm khoảng thời gian trễ trung bình của tín hiệu, ... quân sự dùng tín hiệu GPS có độ chính xác cao Chính phủ Mỹ đã ngừng việc này từ tháng 5 năm 2000, làm tăng đáng kể độ chính xác của máy thu GPS dân sự Tuy nhiên biện pháp này hoàn toàn có thể được sử dụng lại trong những điều kiện cụ thể Chính điều này là tiềm ẩn hạn chế an toàn cho dẫn đường và định vị dân sự 28 CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐIỀU CHẾ ỨNG DỤNG TRONG GPS Điều chế là quá trình mà trong đó một... vụ dẫn đường cho phù hợp với nhiều loại thiết bị khác nhau trong nhiều lĩnh vực Nhưng nhìn chung để đáp ứng việc thu được tín hiệu GPS thì các máy thu đều có sơ đồ khối sau: - Lọc và khuếch đại tín hiệu cao tần Đổi tần và khuếch đại trung tần Số hóa tín hiệu GPS Xử lý tín hiệu băng cơ sở 1.3 Ý TƯỞNG ĐỊNH VỊ CỦA HỆ THỐNG GPS Khái niệm định vị dẫn đường được hiểu là quá trình xác định vị trí hay phương. .. sóng tín hiệu BPSK 33 t   b Sơ đồ giải điều chế BPSK Ta có sơ đồ giải điều chế và bộ tái tạo sóng mang ở phía thu như sau: Hình 2.3: Sơ đồ giải điều chế BPSK Sóng mang được tái tạo này phải có cùng một tần số và pha của tín hiệu phát và được tách ra từ tín hiệu BPSK nhận được Phương pháp sử dụng như sau: - Một mạch bình phương dùng để nâng tín hiệu thành bậc 2, loại bỏ độ lệch pha 180° có mặt trong. .. dẫn của mặt trăng, mặt trời và áp suất của bức xạ mặt trời gây ra đều được loại bỏ bởi trạm điều khiển chủ này 19 1.2.3 Khâu thuê bao Khâu thuê bao trong hệ thống định vị vệ tinh GPS gồm tất cả các điểm thu (bao gồm cả máy thu quân sự và dân sự) bất kể chủng loại nào dùng để thu tín hiệu từ các vệ tinh GPS Thiết bị thu GPS là một máy thu tín hiệu sóng vô tuyến đặc biệt Nó được thiết kế để thu tín hiệu. .. mang tái tạo 2.2 Điều chế QPSK Nếu như trong phương pháp điều chế BPSK nói đến ở trên chỉ có hai trạng thái đầu ra, thì trong phương pháp điều chế khóa dịch pha cầu phương - QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) này pha của sóng mang đầu ra sau điều chế sẽ nhận 4 giá trị lệch nhau 90° là 45°, 135°, -135°, -45° Vì có 4 trạng thái pha đầu ra tương ứng M=4, ta có số bit được mã hóa được tính theo công thức: