Tài liệu học tập môn gps

ĐỀ CƯƠNG GPS Câu : quan trắc đồng thời định vị Gps tương đối giảm thiểu nguồn sai số ? Trả lời: Quan trắc đồng thời định vị GPS tương đối giảm tối thiểu nguồn sai số sau: + sai số lịnh vệ tinh.( qũy đạo vệ tinh thay đổi) + sai số đồ hình vệ tinh + sai số điều kiên khí tượng (nhiệt độ ,áp suất) + sai sô đồng hồ vệ tinh + sai số đồng hồ máy thu + sai số giải số nguyên đa trị Câu : trình bày tóm tắt thông tin đạo hàng, thông tin đạo hàng đóng vai trò định vị Gps ? ? TL: thông tin đạo hàng( trình bày trang 60) Vai trò: cung cấp thông tin chung đồng hồ VT ,quỹ đạo VT ,tình trạng sức khỏe VT số hiệu chỉnh khác Vậy lịch tinh không tính xác khoảng cách giả từ VT tới máy thu,tình trạng sức khỏe( số lượng vệ tinh hoạt động) VT, số hiệu chỉnh ngoại cảnh,nhiễu….như không tính xác khoảng cách giả toán định vị Ngoài thông tin đạo hàng có vai trò phục vụ công tác dẫn đường biển,trên không ,trên đất liền.Phục vụ công tác đo đạc ,xác định tạo độ điểm mặt đất Câu : Tính chu kỳ quỹ đạo tròn vệ tinh có độ cao so với mặt đất 14700km trường hợp vận tốc vệ tinh km/s ? tính khoảng thời gian liên tục quan sát vệ tinh ? Lời giải: quỹ đạo vệ tinh quỹ đạo tròn -> bán trục lớn Elipsxoid a = R + H = 6370 + 14700 = 21070(km) Vận tốc VT: η= µ 2π = với P chu kỳ a3 P Với μ =3986006.108 m3s-2 3986005.108 = 2.064.10−4 (rad / s ) -> η = 3 (21070.10 ) 2π 2π = = 30426.356( s ) = 507 ' Chu kỳ P: P = n 2.064.10−4 Vận tốc dài : Vd = η a = 2.064.10−4.21070 = 4.439(km / s) Khoảng thời gian liên tục quan sát VT (ΔT) Ta có: ϕ R = arccos( ) = 1.2637(rad ) a -> ϕ = 2.5274( rad ) -> ∆t = P.ϕ ϕ 2.526 = = = 12238.372( s ) = 3h 23'58.4" 2π n 2.064.10−4 Câu : Các toán nguyên lý trắc địa vệ tinh ? định vị GPS sử dụng toán (động học hay hình học )? TL: toán ĐVVT: toán động học toán hình học Các nguyên lý bản: nguyên tắc hình học,nguyên tắc động học (xem SGK) Định vị GPS sử dụng toán động học Câu : Ảnh hưởng tâng đối lưu tâng điện ly ảnh hưởng đến kết định vị GPS ntn ? gây sai số , nêu biện pháp khắc phục ? TL: ảnh hưởng tầng đối lưu tầng điện ly tới kết đo GPS: ảnh hưởng cảu tầng điện ly: (60 – 1000 km) làm tán xạ trung bình tín hiệu điện từ.nếu không xét dấu mà xét độ lớn ảnh hưởng cảu tầng điện ly đến kq đo khoảng cách giả là: ∆= 40.3 TVEC cosz' f (4.6.3.2) Khi khoảng cách giả theo code dài ( +Δ) Còn khoảng cách giả theo pha ngắn (-Δ) ảnh hưởng tầng điện ly đến kết đo khoảng cách là: ∆ ph = − 40.3 TEC f2 ∆ gr = − 40.3 TEC f2 Biện pháp khắc phuc: người ta kết hợp trị đo pha trị đo code để tính khoảng cách xác hơn.nhưng cần tính toán khảo sát giá trị TEC ( giá trị nằm khoảng 0.15 – 50m) việc đo, ước lượng tính toán để từ loại trừ kết quan trắc ( đo GPS vi phân-DGPS) 2: ảnh hưởng tầng đối lưu Có độ cao 50 km kể từ mặt đất ảnh hưởng tầng đối lưu chia làm phần + tầng khô: ảnh hưởng phần khí khô ,chiếm 90%(từ 12-50km) + tầng ướt: ảnh hưởng nước,chiếm 10%: ( 12km) Ảnh hưởng gọi khúc xạ tầng đối lưu hay sai lệch tầng đối lưu.gây nhiễu tín hiệu vệ tinh có góc cao thấp Biện pháp khắc phục : yếu tố khí tượng điểm quan sát ,để tính ảnh hưởng phần ướt phần khô theo hai mô hình: Hopfiled , Sacstamoinen Ngày vấn đề ảnh hưởng tầng đối lưu tầng ion nghiên cứu Câu : vệ tinh địa tĩnh có quỹ đạo tròn mặt phẳng trùng mặt phẳng xích đạo tính độ cao vệ tinh địa tĩnh , vận tốc ? Vì vệ tinh địa tĩnh nên có chu kỳ P=24h -> vận tốc góc: η = ta có: η = 2π 2π = = 7.27.10−5 ( s −1 ) P 24.3600 µ 3986005.10−8 µ 3 a = = = 42249639.32m = 42249.639 km η2 (7.27.10 −5 ) a3 a=R+H > H=a-R=42249.639-6370=35879.639 km vận tốc dài v = η.a = 7.27.10 −5.42249.639 = 3.072( km / s) Câu : trình bày nguyên tắc đo cao GPS , phan tích nguồn sai số chủ yếu đo cao gps , biện pháp đo cao GPS , nguồn sai số đo cao GPS(dị thường độ cao) * Nguyên lý đo cao GPS: theo nguyên tắc đo GPS tương đối ,ta xác định số tọa độ ΔX , ΔY, ΔZ hệ tọa độ WGS-84 hai điểm thu tín hiệu đồng thời Từ ΔX , ΔY, ΔZ chuyển thành số gia ΔB , ΔL, ΔH ,ở ΔH hiệu độ cao trắc địa hệ WGS-84 với Elipxoid chọn tính Thực tế ,vị trí điểm xác định theo nguyên tắc định vị tuyệt đối ,không phải tọa độ xác hệ WGS-84 ,( thuộc hệ WGS-84’ đó) sai số dẫn đến sai số hiệu số độ cao mang tính chất hệ thống (vẽ hình vào đây) Ta có HA = hA + ξA (1) Trong hA độ cao thủy chuẩn độ cao thường điểm A HA độ cao trắc địa tai điểm A ξA dị thường độ cao điểm A xét hiệu độ cao hai điểm A,B mặt đất ta có hiệu độ cao ΔhA,B = ΔHA - ΔHB (2) Công thức công thức đo cáo GPS tuyệt đối điêm Vậy để xác định độ cao công nghệ GPS ,vẫn đề mấu chốt xác định dị thường độ cao ξ hiệu đị thường độ cao Δξ điểm đặt máy thu Có thể thấy độ xác chuyền độ cao công nghệ GPS phụ thuộc vào hai yếu tố định chất lượng đo cạnh độ xác xác định dị thường độ cao hai điểm * Các sai số chủ yếu đo cao GPS Sau bình sai đánh giá độ xác vị trí điểm không gian bao gồm : + sai số độ cao (mH) + sai số tạo độ mặt (mB , mL ) ảnh hưởng sai số vị trí điểm đến hiệu độ cao trắc địa tăng khoảng cách chuyền độ cao GPS lớn.với khoảng cách ngắn sai số nhỏ * Biện pháp nâng cao độ xác: Định vị tuyệt đối độ xác thấp để nâng cao độ xác người ta sử dụng nguyên tắc định vị tương đối ΔhAB = ΔHAB - ΔξAB  m∆2hAB = m∆2H AB + m∆2ζ AB Sai số độ cao trắc địa m∆hAB thường nhỏ nên độ xác tăng lên nhiều Câu : cạnh độc lập , cạnh phụ thuộc ?phương pháp kiểm tra chất lưưọng luới GPS ? yêu cầu hệ thống thời gian GPS ? Phân loại loại lịch vệ tinh , tác dụng tưng loại ? Cạnh độc lập: trường hợp tam giác cạnh,đặt máy điểm đo ca đo ,khi tính chế độ mặc định cạnh độc lập n-1 cạnh có chiều dài ngắn Cạnh phụ thuộc: cạnh lại Phương pháp kiểm tra chất lượng lưới: - lưới GPS tạo thành từ nhiều vecto cạnh ,nếu tất cạnh đạt tiêu chất lượng vecto cạnh riêng rẽ thông thường toàn lưới đạt yêu cầu - dựa vào đặc điểm kết cấu hình học khép kín lưới kiểm tra chất lượng cạnh đo vecto mạng lưới nhờ tính toán sai số khép hình kiểm tra sai số khép vòng khép ca đo sai số khép vòng không ca đo.nếu sai số nằm hạn sai cho phép lưới đạt yêu cầu Câu : Có vệ tinh quỹ đạo tròn cách mặt đất H km , xác định chu kỳ vận tốc , tính thời gian lan truyền tín hiệu từ vệ tinh đến máy thu góc cao vệ tinh quan sát 450 ? Tính a=R+H µ η= Vận tốc góc: a > vận tốc dài: v = η a (km / s ) > chu kỳ: P= 2π ( phút) n Tính thời gian lan truyền tín hiệu từ VT tới máy thu Khoảng cách điểm quan sát đến VT: ρ = a − R cos E − R.sin E ρ > thời gian tín hiệu lan truyền : t = c Câu 10 : cần thiết phải xây dựng hệ toạ đọ quy ước ? tính toán sử dụng mã tổ hợp tuyến tính mã số cải có mục đích ? tính bước sóng L3 tổ hợp theo L1 L2 Do trái đất khối chất rắn mà bao gồm nhiều khối khác ,giữa khối có dịch chuyển ,chyển động gây nên dịch chuyển của cực trái đất Do trục quay trái đất gắn với cực nên trục quay trái đất luôn thay đổi gây thay đổ liên tục HTĐ trái đất người ta đề HTĐ trái đất quy ước để mô tả vị trí điểm theo thời điểm quy chiếu Do xét tới vấn đề tở hợp tuyến tính pha với tần tổng quát Tổ hợp tuyến tính fa φ1 φ2 : φ=n1 φ1+ n2 φ2 Trong n2 số tùy ý.thay φ=f.t ta ϕ = n1 f1t1 + n2 f 2t2 = f t Tần só kết hợp: η = n1 f1 + n2 f Mục đích việc tổ hợp tuyến tính: - để tăng thêm trị đo - φL ,L (tín hiệu cổng hẹp ) tổ hợp tạo chiều dài chuẩn , chiều dài đo xác λ1, λ2 - φL1 ,L2 (tín hiệu cổng rộng ) tổ hợp cho bước sóng 86,2cm  dễ dàng việc giải đoán số nguyên lần bước sóng Tính L3 tổ hợp L1 ,L2 : f L Khi n1 = 1, n2 = − f = −0.7792 L Khi nhận song tải L3 có giá trị : φL3 = φL1 − f L2 f L1 φL2 Câu 11 : số hiệu chỉnh định vị tuyệt đói Khoảng cách giả ? ý nghĩa PDOP ? Phân loại máy thu GPS máy thu trắc địa phải đảm bảo yêu cầu ? ( khác máy thu gắn máy bay , xe tắng ) Các số hiệu chỉnh định vị tuyệt đối khoảng cách giả : - shc sai số đồng hồ vệ tinh - shc sai số đông hồ máy thu - shc ảnh hưởng quỹ đạo vệ tinh - shc ảnh hưởng môi trường lan truyền sóng điện từ - shc nhiễu cố ý Ý nghĩa PDOP: giá trị suy giảm độ xác vị trí điểm đồ hình vệ tinh Như PDOP mức đo chất lượng hình học lời giải toán định vị tuyệt đối PDOP đơn vị ,giá trị PDOP nhỏ chất lượng hình học lời giải tốt vệ tinh nhiều phân bố bầu trời theo phương vị góc cao PDOP nhỏ Các yêu cầu máy GPS dùng cho trắc địa: Máy thu phải đạt yêu cầu cao đcx tâm pha ăng ten khả lọc nhiễu cao Phải chế tạo có vị trí tâm ăng ten có xác cao ,sau dọi điểm phải trùng tâm mốc Máy phải có kết cấu gọn nhẹ ,dễ dàng di chuyển điều kiện ngoại nghiệp Câu 12 : Thiết kế cac đo Gps với đồ hình … sử dụng R máy thu với điều kiện ? ( thường R=2,3,4) - Phương pháo tổ chức ca đo lưói GPS , để thiết kế ca đo vào đâu ? số lượng cac đo phụ thuộc vào yếu tố ? độ dài thời gian đo phụ thuộc vào yếu tố ? Để thiết kế ca đo cần phụ thuộc vào tiêu : kinh tế + kỹ thuật + độ an toàn Độ dài thời gian quan trắc ca đo phụ thuộc vào : + chiều dài cạnh đo + số lượng vệ tinh quan sát + mức độ thông thoáng + yêu cầu độ xác + đồ hình vệ tinh ( PDOP) + chất lượng tín hiệu.( độ ồn tín hiệu) Số lượng ca đo phụ thuộc: n=m.s/r đó: n: số ca đo s : số điểm lưới r: số máy thu m: số lần đặt máy lặp tai điểm đo Câu 13 : cho điểm A, B lưới GPS vùng đồng bình sai theo hệ toạ đọ Vn 2000 HN 72 kinh tuyến TW cho trước , (nếu Vn 2000 cho múi ) , toạ đọ sau bình sai Xa Ya , Xb Yb , điểm thông hướng người ta dùng máy toàn đạc điện tử đo khoảng cách chiều dài D Hỏi trình tự tính toán , kiểm tra ( công thức , trình tự tính ) ? Câu 14 : Những lưu ý thiết kế chọn điểm GPS ? Những lưu ý đặc điểm thiết kế chọn điểm - vật cản xung quanh điểm đo có góc cao không 15 để tránh cản tín hiệu GPS - không gần bề mặt phản xạ cấu kiện kim loại,các hàng rào ,mặt nước … chúng gây tượng đa đường dẫn - không gần thiết bị điện : trạm phát sóng,đường dây cao áp… gây nhiễu tín hiệu - : cần bố trí điểm đo gần đường giao thông để dễ di chuyển ,đi lại,nền đất ổn định , tránh nhầm lẫn mốc Câu 15 : Trình bày vai trò mô hình Geoid xứ lý só liệu GPS ? Thiết kế chọn điểm GPS có khác so với chọn điểm lưới tam giác đo góc cạnh ? Mô hình Geoid có vai trò: xác định độ cao dựa vào độ cao trắc địa dị thường độ cao đc nội suy mô hình, chương trình BS cho phép phối hợp bình sai trị đo GPS có sử dụng mô hình Geoid để xác định thêm thành phân độ cao h.các giá trị độ cao Geoid coi “ trị đo “để tham gia bình sai theo nguyên lý SBPNN Thiết kế chọn điểm GPS khác so với chọn điểm lưới tam giác đo góc: - giống nhau: điểm lưới chôn mặt đất nơi có điều kiện địa chất ổn định hai lưới cần đảm bảo yêu cầu mật độ vị trí mốc phải lâu dài,ổn định - Khác nhau: nói chung việc chọn điểm lưới GPS đơn giản chọn điểm cho lưới đo góc cạnh Lưới GPS không cần thông hướng điểm đo lưới góc cạnh không Nhưng để đo nối phương vị phát triển lưới cấp thấp điểm lưới GPS cần có cặp thông hướng với Lưới góc-cạnh có ĐCX phụ thuộc vào đồ hình lưới lưới GPS đồ hình lưới không ảnh hưởng tới độ xác lưới Câu 16 : Tự vẽ lưới GPS gồm 10 điểm thiết kế ca đo với máy thu cho trước m [...]... trên đỉnh chân trời ) Câu 31 : Sai số thô trong đo GPS là gi ? Nêu các bước bình sai lưới GPs có nhiều điểm khởi tính ? Số điểm khởi tính tối thiểu trong 1 lứoi GPS là bao nhiêu ? Sai số thô trong đo GPS là: sai số số liệu gốc (nhầm lẫn điểm , sai số đo cao ăng ten ,sai số định tâm cân máy, sai số lịch vệ tinh , sai số đồng hồ VT) Bình sai luwoid GPS có nhiều điêm khởi tính người ta thường thực hiện... ( số liệu gốc tối thiểu) nhằm phát hiện sai số do nhầm số liệu gốc nếu sai số không đáng kể ta thực hiện bước 2 Bước 2: bình sai với tất cả số liệu hiện có ,tiến hành BS lặp đi lặp lại cho tớ khi sai số trung phương trọng số đơn vị xấp xỉ bằng 1 và kết quả phép thử χ -bình phương có giá trị α=95% đạt PASS thì công việc bình sai lưới đã hoàn thành Số lượng điểm khởi tính tối thiểu trong 1 lưới GPS là...- GPS có thể giúp ta theo dõi ,phát hiện chuyển dịch và biến dạng CT với giá trị lớn cỡ 2-3 lần sai số đo ,tức là giá trị dịch chuyển biến dạng nhỏ nhất cỡ 4 hoặc 6mm - Trong trường hợp cần thiết có thể sử dụng kết hợp cả GPS và TĐĐT để đo lưới quan tắc chuyển dịch - Đo vẽ thành lập các mặt cắt và đo tính khối lượng... dụng kỹ thuật đo động : stop anh go - Đo cắm chi tiết công trình có thể sử dụng kỹ thuật đo GPS động RTK * để tránh biến dạng chiều dài cần phải giải quyết các vấn đề sau: + đảm bảo yêu cầu về sai số trung phương tương hỗ giữa hai điểm: a=5,b=1ppm + đối với thiết bị phải kiểm tra ,hiệu chỉnh định tâm quang học, sai sô định tâm