ĐÊ CƯƠNG MÁY TRẮC ĐỊA VÀ ĐO ĐẠC ĐIỆN TỬ 216

I. LÝ THUYẾT Câu 1 Trình bày nguyên lý đo khoảng cách laser bằng thiết bị phát quang học lưỡng tử loại bán dẫn GaliAsen (GaAs). Hợp chất bán dẫn GaAs không tồn tại các năng lượng riêng biệt mà chúng hợp thành các miền năng lượng : miền hoá trị (miền chứa đầy điện tử), miền cấm (không chứa điện tử) và miền dẫn (là miền trống rỗng, và khi có điện tử tự nó sẽ trở thành miền dẫn điện). Khi có năng lượng cung cấp, các điện tử ở miền hoá trị sẽ vượt qua miền cấm nhảy lên miền dẫn. Vì thế, ở miền hoá trị xuất hiện “lỗ hổng” còn ở miền dẫn xuất hiện điện tử. Mặt khác, khi cho diot GaAs phân cực thuận thì tại lớp tiếp giáp p – n “lỗ hổng” và điện tử sẽ chuyển động ngược chiều nhau và chúng sẽ tái hợp với nhau. Quá trình tái hợp phát ra năng lượng dưới dạng foton. Và, cũng giống như trường hợp laser khí, nhờ các hốc cộng hưởng quang học và với mật độ dòng điện để phóng vào vùng p – n thích hợp mà tạo ra dòng foton. Nếu mật độ dòng điện nhỏ thì sẽ nhận được dòng ánh sáng kết hợp, không nhóm và công suất nhỏ, nhưng nếu dòng điện quá cao dễ làm cháy diot. Vì thế, thường phải làm sạch diot (bằng cách đặt vào bình chứa nitơ lỏng hoặc chỉ cho diot làm việc với công suất vừa phải), làm cho dòng foton đủ mạnh để xuyên qua lớp kính mỏng trở thành tia laser.  

MÁY TRẮC ĐỊA VÀ ĐO ĐẠC ĐIỆN TỬ 216 LÝ THUYẾT I - - - Câu Trình bày nguyên lý đo khoảng cách laser thiết bị phát quang học lưỡng tử loại bán dẫn Gali-Asen (Ga-As) Hợp chất bán dẫn GaAs không tồn lượng riêng biệt mà chúng hợp thành miền lượng : miền hoá trị (miền chứa đầy điện tử), miền cấm (không chứa điện tử) miền dẫn (là miền trống rỗng, có điện tử tự trở thành miền dẫn điện) Khi có lượng cung cấp, điện tử miền hoá trị vượt qua miền cấm nhảy lên miền dẫn Vì thế, miền hoá trị xuất “lỗ hổng” miền dẫn xuất điện tử Mặt khác, cho diot GaAs phân cực thuận lớp tiếp giáp p – n “lỗ hổng” điện tử chuyển động ngược chiều chúng tái hợp với Quá trình tái hợp phát lượng dạng foton Và, giống trường hợp laser khí, nhờ hốc cộng hưởng quang học với mật độ dòng điện để phóng vào vùng p – n thích hợp mà tạo dòng foton Nếu mật độ dòng điện nhỏ nhận dòng ánh sáng kết hợp, không nhóm công suất nhỏ, dòng điện cao dễ làm cháy diot Vì thế, thường phải làm diot (bằng cách đặt vào bình chứa nitơ lỏng cho diot làm việc với công suất vừa phải), làm cho dòng foton đủ mạnh để xuyên qua lớp kính mỏng trở thành tia laser 1 Câu Trình bày nguyên lý đo khoảng cách laser sử dụng thiết bị phát quang học lưỡng tử loại khí Heli – Neon (He-Ne) Khi nguồn nuôi (6) phóng điện vào ống (1) kích thích làm nguyên tử khí He nhảy từ mức E1lên mức E4 Sau đó, chúng va chạm truyền lượng cho nguyên tử Ne Các nguyên tử Ne phải chuyển sang trạng thái tương ứng với mức lượng cao E4 Vì, Ne chất hoạt tính có thời gian “sống” E4 ngắn (10-3 s), nên điện tử phản xạ tự nhiên trở E3, xẩy tượng xạ tự kích làm cho chúng liên tục nhảy xuống mức lượng thấp E2 Lúc này, điện tử Ne “vứt bỏ” phần lượng thừa vừa tiếp nhận từ He dạng dòng foton ánh sáng lượng tử) với vận tốc: v = E  E3 h Hay bước sóng: Trong : h – số plank; c – tốc độ ánh sáng chân không Dòng foton thoát khỏi hai kính (2) góc Briuter tạo thành dòng ánh sáng phân cực thẳng Khi gặp hốc cộng hưởng (4) 2 (5) có hệ số phản xạ toàn phần, chúng bị phản xạ qua lại nhiều lần ống (1) Vì thế, va chạm thành phần (1) tăng lên dần dòng foton tự khuếch đại lúc lớn Và, lúc đó, hạt foton đủ lượng thoát khỏi gương phẳng (4) tạo thành chùm tia sóng có mật độ lượng lớn gọi chùm tia laser Câu Trình bày nguyên lý chung đo khoảng cách sóng điện từ Nguyên lý chung xác định khoảng cách sóng điện từ toán chuyển động đều, nghĩa mối tương quan khoảng cách D với tốc độ v thời gian t: τ D =v τ Trong thực tế để xác định khoảng thời gian , người ta ghi nhận thời điểm phát tín hiệu (t1) thời điểm thu (t2) thu phát đặt điểm đầu khoảng cách D Lúc này: (2.1) Như vậy, độ xác xác định D phụ thuộc vào độ xác xác định v (hay n) môi trường đo độ xác đo thời gian Theo lý thuyết sai số (2.2) Vì tốc độ truyền sóng điện tử lớn nên để nhận khoảng τ cách D với độ xác theo yêu cầu trắc địa mD trị số τ nhỏ phải xác định với m cao Bản chất vật lý phương pháp đo khoảng cách so sánh để xác định độ chênh lệch tham số (SĐT) hai thời điểm trước (phát) sau (thu) truyền Thông thường, nguyên lý chế tạo máy đo xa điện tử tín hiệu phát chia làm hai thành phần Thành phần thứ - đặc trưng cho thời điểm phát truyền trực tiếp máy qua phận đến 3 đo thời gian có tổng chiều dài Do (kênh chủ) gọi tín hiệu gốc hay tín hiệu chủ, thành phần thứ hai - đặc trưng cho thời điểm thu - truyền qua hai lần khoảng cách 2D (kênh tín hiệu) gọi tín hiệu đo hay tín hiệu phản hồi (trong máy đo xa dùng “quang tuyến chuẩn Do” nội máy tín hiệu truyền qua Do tín hiệu đo) Như vậy, hai thành phần tạo tín hiệu khác chúng truyền qua hai quãng đường khác Do 2D, nghĩa độ chênh lệch cần đo hàm số hiệu (2D  Do) có chứa khoảng cách D cần tìm Như nói, việc chọn tham số để tiến hành so sánh tín hiệu gốc tín hiệu phản hồi xác định phương pháp đo khoảng cách Có ba phương pháp chủ yếu là: phương pháp thời gian (phương pháp xung), phương pháp tần số phương pháp pha Câu Trình bày nội dung phương pháp mã hoá bàn độ máy kinh vĩ điện tử Các máy kinh vĩ số sử dụng phương pháp mã hóa bàn độ gọi máy kinh vĩ mã hóa Trong máy kinh vĩ mã hóa bàn độ đứng bàn độ ngang không chia vạch máy thông thường Phần bàn độ (nơi người ta khắc vạch máy kinh vĩ thông thường) chia thành vòng tròn đồng tâm (thường vòng) người ta vẽ hình vuông suốt không suốt theo mã định Hình vuông suốt chiếu ánh sáng qua cho tín hiệu (tương đương với số 1) hình vuông không suốt không cho ánh sáng qua (tương đương với số 0) Như ô vuông đơn vị thông tin (1 bit) Trong máy kinh vĩ mã hóa người ta thường sử dụng mã truy hồi tuần hoàn Bàn độ máy kinh vĩ mã hóa có dạng hình 3.2a 4 Đối với bàn độ vị trí bàn độ tương ứng với mã số định để đọc số trƣờng hợp ngƣời ta thay du xích thông thường cửa sổ có bề rộng bit Hình ảnh bàn độ dẫn tới giải mã số đọc hình máy Ưu điểm: Có thể dễ dàng nâng cao độ phân giải bàn độ để nâng cao độ xác đọc số Việc thực cách tăng số vòng tròn (strack) bàn độ Ví dụ, dùng strack với mã có chiều dài bit (1byte) độ phân giải hình 10’ (Số đọc nhỏ máy cho phép đọc 10’) Nếu tăng số strack từ lên độ phân giải bàn độ đạt đến cấp giây (Số đọc nhỏ đạt tới 1”) Hiện máy toàn đạc điện tử cho phép đo góc xác tới 0.01” Nhược điểm: Bàn độ phải gia công với độ xác cao nên khó chế tạo 5 Câu Trình bày nguyên lý đo khoảng cách sóng điện từ Câu Trình bày nội dung phương pháp xung đo khoảng cách Bản chất phương pháp xung quan hệ khoảng cách D với số lượng xung phát m khoảng thời gian hai thời điểm phát (tp) thu (tt) Giả sử số lượng xung đếm m Chu kỳ xung T X tỷ lệ nghich với tần số f nên thời gian lan truyền xung khoảng cách 2D là: τ D = m.T X = m f (2.3) Thay vào (2.1) ta có: D= v m 2f Để tiện cho việc tính toán thiết kế người ta chọn f = v/2 nên số xung đếm trị số khoảng cách D cần xác định D= v v m = m = m 2f v (2.4) Do phát triển kỹ thuật điện tử nên khối EDM loại xung có hai dạng Trước sử dụng xung điều biến dùng đồng hồ thạch anh, đồng hồ nguyên tử, ống tia điện tử để đo khoang τ thời gian Sau kỹ thuật điện tử tạo xung laser có độ dài σ= TX τX τX hẹp, chu kỳ TX lớn độ rỗng lớn, đồng thời dùng khóa điện tử đếm xung khoảng cách D xác định theo công thức (2.4) Tuy nhiên, sử dụng phương pháp tầm hoạt động máy đo xa điện tử bị hạn chế ( khoảng - km) E t 6 TX τX t Hiện khối EDM nhiều máy TĐ ĐT hoạt động theo phương pháp xung *Sơ đồ nguyên lý chung máy đo xa loại xung Sóng điện từ (sóng mang) từ nguồn xạ (1) vào điều biến (2) Dưới tác dụng xung điều biến biến thành xung điều biên điều tần Trong xung làm điều biến lấy từ tạo xung (3) (3) kết trình chuyển hóa từ dao động hình sin có tần số ổn định cao tạo phát sóng cao tần thạch anh (4) Xung (2) qua phát tín hiệu (5) truyền đến phản xạ (6) quay (7) xung điện từ điều biên tương ứng Trong trình đo thời gian (8) đếm thời gian từ lúc phát xung làm điều biến thu tín hiệu đếm khoảng thời gian 7 Câu Trình bày nguyên lý cấu tạo máy toàn đạc điện tử mục đích sử dụng thiết bị công tác trắc địa a Nguyên lý cấu tạo máy TĐĐT Hình thức máy TĐ ĐT giống máy kinh vĩ quang học thông thường, có nghĩa có phận ống kính, định tâm cân bằng, ốc khóa, ốc vi động… Tuy nhiên cấu tạo bên khác máy kinh vĩ thông thường nhiều Có thể tóm lại thiết bị TĐ ĐT gồm có ba khối hình vẽ Trong đó: - khối 1: đo khoảng cách điện tử EDM, có chức tự động đo khoảng cách nghiêng D từ tâm máy đến tâm gương phản xạ ( đến điểm ngắm bề mặt phản xạ) - Khối kinh vĩ số ( DT) đo hướng đo góc bằng, góc đứng ( góc thiên đỉnh) - khối vi xử lý trung tâm 3: cài đặt phần mềm tiện ích để giải toán trắc địa Dựa vào liệu đo khối EDM DT với liệu khác tọa độ điểm gốc, độ cao điểm đặt máy, chiều cao máy, chiều cao gương yếu tố hiệu chỉnh vào kết đo nhiệt độ, áp suất… CPU giải toán xác định tọa độ độ cao điểm chi tiết Ngoài có chức quản lý liệu, giao tiếp với máy tính nhờ trợ giúp phần mềm chuyên dụng Gương phản xạ: nhận phản xạ tín hiệu 8 - - b.mục đích sử dụng thiết bị công tác trắc địa Hiện nay, máy toàn đạc đóng vai trò quan trọng lĩnh vực xây dựng nói riêng vài lĩnh vực đo đạc nói chung, cụ thể máy toàn đạc điện tử ứng dụng trong: Các công tác đo đạc địa chính, đo đạc khảo sát địa hình, xây dựng dân dụng nhà cao tầng, cầu đường giao thông Đo vẽ đồ địa hình xuất sang định dạng file số liệu khác file CAD để dễ dàng quản lý hệ thống máy tính điện tử Được sử dụng công tác bố trí điểm (chuyển tọa độ điểm từ thiết kế thực địa) xây dựng 9 Câu Trình bày nguyên lý cấu tạo máy toàn đạc điện tử So sánh giống khác máy toàn đạc điện tử với máy kinh vĩ quang học a Nguyên lý cấu tạo máy TĐĐT Hình thức máy TĐ ĐT giống máy kinh vĩ quang học thông thường, có nghĩa có phận ống kính, định tâm cân bằng, ốc khóa, ốc vi động… Tuy nhiên cấu tạo bên khác máy kinh vĩ thông thường nhiều Có thể tóm lại thiết bị TĐ ĐT gồm có ba khối hình vẽ Trong đó: - khối 1: đo khoảng cách điện tử EDM, có chức tự động đo khoảng cách nghiêng D từ tâm máy đến tâm gương phản xạ ( đến điểm ngắm bề mặt phản xạ) - Khối kinh vĩ số ( DT) đo hướng đo góc bằng, góc đứng ( góc thiên đỉnh) - khối vi xử lý trung tâm 3: cài đặt phần mềm tiện ích để giải toán trắc địa Dựa vào liệu đo khối EDM DT với liệu khác tọa độ điểm gốc, độ cao điểm đặt máy, chiều cao máy, chiều cao gương yếu tố hiệu chỉnh vào kết đo nhiệt độ, áp suất… CPU giải toán xác định tọa độ độ cao điểm chi tiết Ngoài có chức quản lý liệu, giao tiếp với máy tính nhờ trợ giúp phần mềm chuyên dụng Gương phản xạ: nhận phản xạ tín hiệu b so sánh máy toàn đạc điện tử với kinh vĩ quang học 10 10 * Giống nhau: Đều thiết bị đo đạc, sữ dụng trắc địa có chức đo góc , đo khoảng cách, Nội dung Khái niệm Chức 11 Máy kinh vĩ quang học May kinh vĩ quang học thiết bị đo đạc quang Máy toàn đạc điện tử Máy toàn đạc điện tử thiết bị quang học điện tử đa sử dụng để khảo sát xây dựng công trình Máy toàn đạc máy kinh vĩ điện tử tích hợp với đo khoảng cách điện tử (EDM), nhằm đọc khoảng cách cao điểm (điểm đứng máy, điểm cần đo khác) Đo góc: Máy - Đo góc: Máy toàn đạc điện tử kinh vĩ quang tương tự máy kinh vĩ chức học đo đo góc đứng góc góc đứng - Đo khoảng cách: Máy toàn đạc kết góc hợp với gương vật phản xạ đo khoảng cách từ máy đến gương, - Đo khoảng điểm phản xạ gương, cách: Máy điểm phản xạ với cách dễ kết hợp với dàng xác cao với khoảng mia đo khoảng cách là: Đứng, bằng, nghiêng cách - Đo tọa độ: Máy toàn đạc điện tử đo cao theo đạc tính toán xác tọa độ phương pháp điểm gương, phản xạ & máy cách đo cao lượng nhanh chóng theo trục: x, y, z giác Dùng ===>>> Bên cạnh máy toàn đạc phương pháp điện tử nhiều menu hỗ trợ có sai khác để phục vụ cho công tác đo đạc số lớn khảo sát thi công công trình xây dựng, giao thông, thủy lợi 11 12 12 Câu Trình bày nội dung cấu tạo máy thu GPS * Cấu trúc Để định vị GPS phải có máy thu GPS, có nhiều loại máy thu GPS, loại thiết kế theo yêu cầu định vị đặc thù định vị dẫn đường, đo đạc… Mặc dù chúng khác song máy thu có nguyên tắc chung cấu tạo Sơ đồ cấu tạo máy thu GPS thể theo hình sau: An ten Bộ tần số radio (RF) Thiết bị điều khiển Thiết bị ghi Bộ vi xử lý Bộ nguồn a Anten máy thu có tính đa hướng, tức thu tín hiệu tất vệ tinh chân trời hướng khác Chỉ tiêu quan trọng thiế kế anten bảo đảm xác tâm anten Tâm điện tử anten phải khép kín trùng với tâm hình học đồng thời không bị tác động tượng quay nghiêng Yêu cầu cần thiết cho trường hợp đo động, anten di động suốt trình đo Thêm vào đó, anten phải có khả tự loại bỏ tín hiệu có góc cao thấp tín hiệu đa đường dẫn Điều thực nhờ anten có dạng hình nón xoáy tròn Hiện phổ biến loại anten nhỏ để trần 13 13 Tín hiệu từ anten sau truyền tới tần số radio (RF _Bộ tần số RF giới thiệu sau) Những giá trị tín hiệu ghi lại bị hạn chế xử lý code tựa ngẫu nhiên vệ tinh tương quan chéo thấp, tín hiệu cần khuếch đại Anten thiết kế sóng tải L1 hai sóng tải L1, L2 b Bộ tần số radio (RF) coi trái tim máy thu GPS Sau tín hiệu thu vào anten xem xét phân biệt để lại C/A code Các tín hiệu chuẩn xếp trước thành đơn vị vệ tinh Bộ phận có khả phân tích logic để phân biệt vệ tinh theo nguyên tắc giám sát hiệu ứng Doppler Bộ tần số radio xử lý tín hiệu vào kênh Các máy tần nhận xử lý tín hiệu L1, máy hai tần nhận xử lý hai tín hiệu L1 L2 Các số liệu nhận máy thu tần phối hợp để tính toán loại bỏ khúc xạ tần ion Số lượng kênh đóng vai trò quan trọng RF định số lượng vệ tinh theo dõi đồng thời Kết tín hiệu y chứa tần số thấp tần số cao Sau sử dụng lọc dải thấp, phần tần số cao loại bỏ Phần tần số thấp lại sử dụng để xử lý Hiệu số (f - f2) tần số thường gọi tần số trung gian hay tần số phách c Bộ vi xử lý Có chức thực phép tính theo chương trình lập sẵn Ví dụ tính toán đạo hàng tức thời từ trị đo khoảng cách giả Hiện nay, vi xử lý có tốc độ xử lý cao d Thiết bị điều khiển Thiết bị điều khiển thực khả phối hợp người đo máy thu Các lệnh đưa vào từ phím chức vào số hiệu điểm đo, độ cao anten… Ngoài phím "cứng" máy thu có phím mềm thực lệnh hình e Thiết bị ghi Có nhiệm vụ ghi lại trị đo thông tin đạo hàng để phục vụ cho công tác xử lý sau Thiết bị ghi GPS bảo đảm không bị tắt nguồn điện Dung lượng nhớ máy thu định thời gian thu liên tục Dung lượng nhớ thường đảm bảo ghi liên tục số liệu 14 14 đo nhiều với số lượng vệ tinh trung bình (5-7 vệ tinh) tần suất ghi mặc định (15s) f Bộ nguồn Bộ nguồn máy thu GPS pin ắc quy sạc điện Dòng điện sử dụng cho máy thu dòng chiều có điệp áp từ đến 20 vôn a Câu 10 Trình bày nguyên lý cấu tạo máy thuỷ chuẩn điện tử So sánh giống khác máy thủy chuẩn điện tử với máy thủy chuẩn quang học nguyên lý cấu tạo máy thủy chuẩn điện tử Nhìn chung, hệ thống máy thuỷ chuẩn điện tử gồm phần - Phần 1: Mia mã vạch Sokkia RAB ( Random Bi-directional Code) Mã định hướng ngẫu nhiên hai chiều - Phần 2: Hệ thống ống kính: Giống ống kính máy thuỷ chuẩn thông thường Gồm có kính vật, kính điều quang, hệ thống lăng kính phân chia ánh sáng, kính mắt - Phần 3: Bộ phận xử lý tín hiệu điện máy thuỷ chuẩn kỹ thuật số Trong đó, quan trọng cảm biến CCD (Charge Couple Device) biến tín hiệu ánh sáng thành tín hiệu điện *Giống nhau: máy thủy chuẩn quang học máy thủy chuẩn điện tử thiết bị dùng công tác trắc địa, khảo sát, xây dựng… với mục đích đo góc, đo khoảng cách đo chênh cao *Khác nhau: Nội dung 15 Máy thủy chuẩn quang học Máy thủy chuẩn quang cơ: loại máy thủy chuẩn đo đạc cách đọc số mia mắt, ghi chép số liệu sổ tay tính toán số liệu ghi chép Cân sơ ống thủy tròn , sau cân 15 Máy thủy chuẩn điện tử Máy thủy chuẩn điện tử: đo đạc cách đọc số mia mã vạch tia hồng ngoại, hiển thị số đọc hình LCD liệu trút máy tính để xử lý nguyên lý chung hệ cân tự động tính tự cân xác cách điều chỉnh vít nghiêng để đưa bọt nước ống thủy dài vào trục ngắm nằm ngang Dùng mắt thường thực việc ngắm đo đạc, sau đọc số liệu đo mia thiết bị Ghi chép vào sổ tính toán dựa vào số liệu thu thập Số liệu thường có sai số lớn, việc tính toán thời gian mà không hiệu 16 16 lắc treo trạng thái tự Dùng tia hồng ngoại để đọc số liệu đo đạc trước Tự động tính toán dựa phép tính người kĩ sư lựa chọn Hiển thị hình LCD số liệu tính toán Dữ liệu tính toán, đo đạc lưu trữ nhớ thiết bị Câu 11 Trình bày nội dung phân loại máy thu GPS mục đích sử dụng chúng công tác trắc địa * Phân loại Các máy thu phân loại theo tiêu chí sau: a Theo mục đích sử dụng Tùy thuộc vào mục đích sử dụng yêu cầu độ xác người ta chế tạo nhiều loại máy thu GPS khác Có loại chuyên dùng để dẫn đường (đạo hàng) biển, máy bay phương tiện chuyển động khác Có loại chế tạo gọn nhẹ (cầm tay) chuyên dùng để xác định gần vị trí điểm Máy thu chuyên dụng cho trắc địa có yêu cầu cao độ xác tâm pha anten, khả lọc nhiễu… b Phân loại theo phương thức theo dõi Các máy thu cũ sử dụng số lượng kênh vật lý tự lựa chọn theo dõi vệ tinh với tần suất khoảng 20 mili giây kênh Đây nguyên tắc theo dõi chuyển nhanh Ngày nay, máy thu thiết kế cho kênh vật lý theo dõi vệ tinh tất vệ tinh quan trắc liên tục Máy thu gọi máy thu đa kênh hay máy theo dõi song song Các máy thu phối hợp hai nguyên tắc gọi máy thu kết hợp c Phân loại theo tần số sử dụng Theo tần số chia máy thu GPS thành loại sau: - Máy thu tần (L1) - Máy thu tần ( L1 L2) Các máy thu tần phù hợp cho đo cạnh có chiều dài nhỏ 10 km đến 20 km Các máy thu tần phù hợp với khoảng cách dài *Mục đích sữ dụng 17 17 Máy thu GPS thu nhận thông tin từ vệ tinh, sau tính toán vị trí máy thu mặt đất Mặt ưu điểm sử dụng thiết bị cho phép theo dõi, nhận biết thông tin liên tục, với thời gian thực (Online – Real Time) Thông tin cao giá trị thông tin trung thực có cần, Thiết bị thay người thực số lệnh chụp ảnh, tắt hay khởi động máy từ xa …Nhưng có điểm yếu thiết bị, tín hiệu GPS, GPRS, GSM hay xấu tín hiệu lúc thiết bị coi bị vô hiệu hóa Mặc dù thực tế tín hiệu GPS it (Khi chiến tranh xảy Bộ Quốc phồng Mỹ tắt Hệ thống Định vị GPS), trường hợp GPRS hay GSM thường hay xảy ra, điều phụ thuộc vùng phủ sóng chất lượng mạng di động nhà cung cấp mạng Câu 12 Trình bày cấu trúc máy thu GPS phương pháp phân loại chúng công tác trắc địa * Cấu trúc Để định vị GPS phải có máy thu GPS, có nhiều loại máy thu GPS, loại thiết kế theo yêu cầu định vị đặc thù định vị dẫn đường, đo đạc… Mặc dù chúng khác song máy thu có nguyên tắc chung cấu tạo Sơ đồ cấu tạo máy thu GPS thể theo hình sau: An ten Bộ tần số radio (RF) Thiết bị điều khiển Bộ vi xử lý 18 18 Bộ nguồn Thiết bị ghi 19 19 a Anten máy thu có tính đa hướng, tức thu tín hiệu tất vệ tinh chân trời hướng khác Chỉ tiêu quan trọng thiế kế anten bảo đảm xác tâm anten Tâm điện tử anten phải khép kín trùng với tâm hình học đồng thời không bị tác động tượng quay nghiêng Yêu cầu cần thiết cho trường hợp đo động, anten di động suốt trình đo Thêm vào đó, anten phải có khả tự loại bỏ tín hiệu có góc cao thấp tín hiệu đa đường dẫn Điều thực nhờ anten có dạng hình nón xoáy tròn Hiện phổ biến loại anten nhỏ để trần Tín hiệu từ anten sau truyền tới tần số radio (RF _Bộ tần số RF giới thiệu sau) Những giá trị tín hiệu ghi lại bị hạn chế xử lý code tựa ngẫu nhiên vệ tinh tương quan chéo thấp, tín hiệu cần khuếch đại Anten thiết kế sóng tải L1 hai sóng tải L1, L2 b Bộ tần số radio (RF) coi trái tim máy thu GPS Sau tín hiệu thu vào anten xem xét phân biệt để lại C/A code Các tín hiệu chuẩn xếp trước thành đơn vị vệ tinh Bộ phận có khả phân tích logic để phân biệt vệ tinh theo nguyên tắc giám sát hiệu ứng Doppler Bộ tần số radio xử lý tín hiệu vào kênh Các máy tần nhận xử lý tín hiệu L1, máy hai tần nhận xử lý hai tín hiệu L1 L2 Các số liệu nhận máy thu tần phối hợp để tính toán loại bỏ khúc xạ tần ion Số lượng kênh đóng vai trò quan trọng RF định số lượng vệ tinh theo dõi đồng thời Kết tín hiệu y chứa tần số thấp tần số cao Sau sử dụng lọc dải thấp, phần tần số cao loại bỏ Phần tần số thấp lại sử dụng để xử lý Hiệu số (f - f2) tần số thường gọi tần số trung gian hay tần số phách 20 20 21 21 c Bộ vi xử lý Có chức thực phép tính theo chương trình lập sẵn Ví dụ tính toán đạo hàng tức thời từ trị đo khoảng cách giả Hiện nay, vi xử lý có tốc độ xử lý cao d Thiết bị điều khiển Thiết bị điều khiển thực khả phối hợp người đo máy thu Các lệnh đưa vào từ phím chức vào số hiệu điểm đo, độ cao anten… Ngoài phím "cứng" máy thu có phím mềm thực lệnh hình e Thiết bị ghi Có nhiệm vụ ghi lại trị đo thông tin đạo hàng để phục vụ cho công tác xử lý sau Thiết bị ghi GPS bảo đảm không bị tắt nguồn điện Dung lượng nhớ máy thu định thời gian thu liên tục Dung lượng nhớ thường đảm bảo ghi liên tục số liệu đo nhiều với số lượng vệ tinh trung bình (5-7 vệ tinh) tần suất ghi mặc định (15s) f Bộ nguồn Bộ nguồn máy thu GPS pin ắc quy sạc điện Dòng điện sử dụng cho máy thu dòng chiều có điệp áp từ đến 20 vôn * Phân loại trắc địa a Theo chức sử dụng - Định vị, dẫn đường (đxc thấp): Máy đơn kênh, mã C/A, độ xác