Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật xử lý tín hiệu phi tuyến để nâng cao độ chính xác của máy thu GNSS khi bị ảnh hưởng của hiện tượng đa đường

LỜI CẢM ƠN Với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo giảng viên trƣờng dạy bảo thầy q trình em học trƣờng Em xin đặc biệt cảm ơn PGS.TS Nguyễn Văn Khang ngƣời hƣớng dẫn trực tiếp, bảo tận tình cho em Luận văn khó hồn thành thiếu giúp đỡ, khuyến khích ý kiến đóng góp quý báu thầy Luận văn đƣợc thực thời gian ngắn, cố gắng tìm hiểu nhƣng kiến thức có hạn nên chắn cịn nhiều thiếu sót Rất mong thầy góp ý để luận văn đƣợc hồn Cuối cùng, em xin kính chúc thầy, gia đình ln ln mạnh khỏe thành cơng nghiệp cao quý Hà Nội , ngày 20 tháng 03 năm 2016 Học viên Vũ Đình Thành MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÍ TỰ DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU PHẦN MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: Tổng quan lý thuyết tƣợng đa đƣờng kỹ thuật xử lý tín hiệu phi tuyến 12 1.1 Hiện tƣợng đa đƣờng 12 1.2 Kỹ thuật xử lý tín hiệu phi tuyến 17 1.3 Kết luận chƣơng 20 CHƢƠNG 2: Nghiên cứu giải pháp nâng cao độ xác máy thu GNSS bị ảnh hƣởng tƣợng đa đƣờng 22 2.1 Tổng quan hệ thống định vị vệ tinh GNSS 22 2.1.1 Khái niệm GNSS 22 2.1.2 Nguyên tắc hoạt động GNSS 22 2.1.3 Các ứng dụng GNSS 23 2.1.4 Hệ thống định vị toàn cầu GPS 25 2.1.5 Hệ thống GLONASS 27 2.1.6 Hệ thống GALILEO 29 2.1.7 Hệ thống định vị Bắc Đẩu 30 2.2 Bộ thu hệ thống định vị sử dụng vệ tinh 31 2.2.1 Sơ đồ khối tổng quát thu GNSS 31 2.2.2 Bộ thu mềm GNSS 36 2.3 Ảnh hƣởng tƣợng đa đƣờng lên máy thu GNSS 38 2.4 Nghiên cứu giải pháp nâng cao độ xác máy thu GNSS bị ảnh hƣởng tƣợng đa đƣờng 43 2.5 Kết luận chƣơng 47 CHƢƠNG 3: Ứng dụng kỹ thuật xử lý tín hiệu phi tuyến máy thu GNSS 48 3.1 Điều chế BOC giải pháp AsPeCT 48 3.1.1 Các đặc điểm điều chế BOC 48 3.1.2 Giới thiệu AsPeCT 54 3.2 Phƣơng pháp TK-AsPeCT 56 3.2.1 Toán tử Teager- Kaiser 56 3.2.2 TK-AsPeCT 57 3.3 Kết mô 58 3.3.1 Các đặc tính kết mơ so pha 58 3.3.2 Ảnh hƣởng hiệu ứng đa đƣờng 63 3.4 Kết luận chƣơng 67 KẾT LUẬN 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 TỪ VIẾT TẮT VÀ KÍ TỰ Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt ADC Analog -Digital Converter Bộ chuyển đổi Tƣơng tự - số ASIC ApplicationSpecificIntergratedCircuit Vi mạch tích hợp chuyên dụng Binary Phase Shift Keying Tốc độ không đổi BOC Binary Offset Carrier Sóng mang dịch nhị phân BPSK Binary Phase Shift Keying Khóa dịch pha nhị phân C/A Coarse/Acquisition Mã C/A CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã CF Correlation Function Hàm tƣơng quan DDC Double Delta Correlator Bộ tƣơng quan kép DGPS Differential Global Positioning Hệ thống định vị toàn cầu vi System sai DLL Delay Lock Loop Mạch vịng khóa trễ FDMA Frequency Division Multiple Đa truy nhập phân chia theo Access tần số FFT Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh GLONASS Global Orbiting Navigation Hệ thống định vị sử dụng vệ Satellite System tinh củaNga Global Navigation Satellite System Hệ thống định vị vệ tinh toàn GNSS cầu GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu HRC High Resolution Correlator Bộ tƣơng quan phân giải cao IF Intermediate Frequency Trung tần LNA Low Noise Amplifier Bộ khuếch đại tạp âm thấp LOS Line Of Sight Tín hiệu truyền thẳng MBOC Multiplex BOC Sóng mang dịch nhị phân phức hợp MP Multipath Hiện tƣợng đa đƣờng MEE Multipath Error Envelope Đƣờng bao lỗi đa đƣờng MEO Medium Earth Orbit Quỹ đạo tầm trung MET Multipath Elimination Technique Kỹ thuật loại trừ đa đƣờng MGD Multi-Gate Delay Trễ đa tầng( tƣơng quan) MMT Multipath Mitigation Technology Công nghệ giảm ảnh hƣởng đa đƣờng NC Narrow Correlator Bộ tƣơng quan hẹp PAC Pulse Aperture Correlator Bộ tƣơng quan PAC PLL Phase Lock Loop Vịng khóa pha PRN Pseudo Random Noise Tạp âm giả ngẫu nhiên PSD Power Spectral Density Mật độ phổ công suất PSNR Peak Signal - to - Noise Ratio Tỉ số tín hiệu cực đại nhiễu PVT Position, Velocity, Time Vị trí, tốc độ, thời gian RAE Running Average Error Lỗi trung bình chạy RF Radio Frequency Tần số vô tuyến SBME Slope-Based Multipath Estimator Bộ ƣớc lƣợng đa đƣờng dựa độ dốc SDR Vô tuyến điều khiển Software Defined Radio phần mềm TK Teager – Kaiser Tốn tử TK DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Truyền sóng vơ tuyến 12 Hình 1.2 Hiện tƣợng đa đƣờng 14 Hình 1.3 Các ảnh hƣởng phạm vi hẹp kênh vô tuyến 15 Hình 2.1 Cấu trúc chung hệ thống định vị vệ tinh 23 Hình 2.2 Cấu trúc GPS 26 Hình 2.3 Vệ tinh GPS 27 Hình 2.4 Cấu trúc GLONASS 28 Hình 2.5 Vệ tinh GLONASS 29 Hình 2.6 Cấu trúc thu GNSS tiêu biểu 32 Hình 2.7 Sơ đồ khối thuật tốn tìm kiếm song song theo pha mã 34 Hình 2.8 Cấu trúc tổng quát thu cứng, thu mềm SDR thu mềm lý tƣởng 36 Hình 2.9 Truyền sóng từ vệ tinh GNSS tới thu GNSS môi trƣờng đa đƣờng 40 Hình 3.1 Dạng sóng sineBOC (n, n) (Trên) cosin BOC (n, n) (Dƣới) 50 Hình 3.2 Mật độ phổ cơng suất của tín hiệu BPSK, sinBOC (n, n) cosin BOC (n, n) 51 Hình 3.3 Hàm ACF tín hiệu điều chế với giá trị khác băng thông lọc 54 Hình 3.4 Hàm tƣơng quan AsPeCT với hai băng thơng khác lọc 55 Hình 3.5 Mã theo dõi MEE cho truyền thống tín hiệu sin BOC(n, n) AsPeCT 56 Hình 3.6 Hàm tƣơng quan ACF tín hiệu sin BOC(n.n); AsPeCT TKAsPeCT khơng có lọc 59 Hình 3.7 Hàm tƣơng quan ACF tín hiệu cosinBOC (n.n); AsPeCT TKAsPeCT khơng có lọc 60 Hình 3.8 TK-AsPeCT S-curve cho sine BOC(n.n) 62 Hình 3.9 TK-AsPeCT S-curve cho cosin BOC(n.n) 63 Hình 3.10 MEE cho tín hiệu truyền thống sin BOC(n,n), AsPeCT TKAsPeCT 64 Hình 3.11 MEE cho tín hiệu truyền thống cosin BOC(n,n), AsPeCT TKAsPeCT 65 Hình 3.12 RAE tƣơng ứng với sine BOC (n, n) với tín hiệu TK-AsPeCT, AsPeCT, phƣơng pháp truyền thống 66 Hình 3.13 RAE tƣơng ứng với cosin BOC(n, n) với tín hiệu TK-AsPeCT, AsPeCT, phƣơng pháp truyền thống 67 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Ƣu nhƣợc điểm thu mềm GNSS: 37 Bảng 2.2 Phân loại giải pháp giảm nhiễu đa đƣờng theo số lƣợng tƣơng quan sử dụng so pha mạch vòng DLL 47 PHẦN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Trong năm gần đây, ứng dụng liên quan đến hệ thống định vị sử dụng vệ tinh (GNSS) ngày phát triển rộng rãi Nhằm đáp ứng nhu cầu ngày cao đó, hệ thống GNSS đƣợc đại hóa triển khai với việc bổ sung thêm nhiều tính hiệu định vị Do ứng dụng sử dụng dịch vụ đƣợc cung cấp hệ thống định vị sử dụng vệ tinh ngày phát triển đòi hỏi chất lƣợng dịch vụ ngày cao nên yêu cầu kỹ thuật đặt cho hệ thống định vị sử dụng vệ tinh không ngừng tăng lên Các giải pháp giảm ảnh hƣởng truyền dẫn đa đƣờng liên tục đƣợc nghiên cứu, đề xuất triển khai.Vì em chọn đề tài “Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật xử lý tín hiệu phi tuyến để nâng cao độ xác máy thu GNSS bị ảnh hưởng tượng đa đường” Lịch sử nghiên cứu Trong trình tín hiệu định vị lan truyền từ vệ tinh tới thu GNSS, tín hiệu định vị phải chịu tác động tác nhân gây sai số nhƣ: sai số tầng điện ly, sai số tầng đối lƣu, sai số tƣợng truyền dẫn đa đƣờng (gọi tắt nhiễu đa đƣờng) Những sai số tác động đáng kể đến hiệu hoạt động thu định vị.Đối với sai số tầng điện ly sai số tầngđối lƣu, thu định vị áp dụng kỹ thuật vi sai thu định vị hiệu chỉnh vịtrí thơng qua so sánh vị trí tính đƣợc thu với vị trí chuẩn trạm tham chiếu sử dụng thu hai tần số.Nhƣng với sai số nhiễu đađƣờng, kỹ thuật vi sai khơng đem lại hiệu tác động mang tính ngẫu nhiên, riêng biệttới thu định vị nhiễu đa đƣờng Với lí trên, sai số nhiễu đa đƣờng tiếptục trở thành loại sai số thu khó khắc phục cách triệt để.Bài toán lớn đặt cho nhà nghiên cứu là: Phải loại bỏ đƣợc nhiễu đa đƣờng để nâng cao hiệu định vị cho thu GNSS Để giải tốn đó, có nhiều cơng trình nghiên cứu đƣợc cơng bố Mục đích nghiên cứu luận văn, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu  Mục đích nghiên cứu: Trên sở nhìn nhận tầm quan trọng việc nâng cao hiệu năng, chất lƣợng máy thu GNSS đồ án đƣợc xây dựng với mục đích góp phần vào nhóm giải pháp kỹ thuật để cải thiện độ xác cho thu GNSS.Các nội dung đề xuất hƣớng tới mục tiêu chung khắc phục ảnh hƣởngnhiễu đa đƣờng hoạt động thu GNSS hoạt động đơn điểm  Đối tƣợng nghiên cứu Bộ thu GNSS giải pháp giảm ảnh hƣởng nhiễu đa đƣờng lên thu Cùng với phát triển hệ thống GNSS, tín hiệu định vịmới đƣợc triển khai tín hiệu sử dụng phƣơng thức điều chế mới, điềuchế BOC Đây dạng điều chế tín hiệu đƣợc hệ thống GPS Galileo sử dụng cho tín hiệu định vị Hầu hết hệ thống GNSS triển khai sử dụng phƣơng thức điều chế BOC cho tín hiệu định vị giai đoạn phát triển đại hóa.Đồ án tập trung vào tín hiệu định vị sử dụng phƣơng pháp điều chế BOC nhƣ BOC(n,n) pha sin pha cosin ƣu điểm tín hiệu q trình đồng tín hiệu nhƣ khả giảm nhiễu đa đƣờng thân tín hiệu  Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu đặc tính tín hiệu định vị sử dụng phƣơng pháp điều chế BOCnhƣ: hàm tự tƣơng quan tín hiệu, hàm tƣơng quan tín hiệu BOC với mã giảngẫu nhiên PRN Các luận điểm Đồ án gồm có ba chƣơng, chứa nội dung nhƣ sau: Chƣơng 1: Tổng quan lý thuyết tƣợng đa đƣờng kỹ thuật xử lý tín hiệu phi tuyến Chƣơng 2: Nghiên cứu giải pháp nâng cao độ xác máy thu GNSS bị ảnh hƣởng tƣợng đa đƣờng.Chƣơng giới thiệusơ lƣợc hệ thống định vị sử dụng vệ tinh (gọi tắt GNSS) phân tích cấu trúc 10 Khi áp dụng toán tử TK cho hàm tƣơng quan dạng không kết hợp, hàm tƣơng quan tổng hợp có độ rộng đỉnh hẹp nhiều Khi đó, hàm tƣơng quan TK-AsPeCT đƣợc biến đổi thành: Trong trƣờng hợp rời rạc, công thức trở thành: 3.3 Kết mô 3.3.1 Các đặc tính kết mơ so pha Giả sử lọc có băng thơng vô hạn Hiệu hoạt động giải pháp đƣợc đề xuất đƣợc so sánh với giải pháp khác nhƣgiải pháp truyền thống sử dụng hàm ACF, giải pháp AsPECT giải phápTK- AsPeCT Hình dạng hàm tƣơng quan TK-AsPeCT với AsPeCT hàm ACF tín hiệu sin BOC(n, n)đƣợc minh họa hình 3.6 Trong mô phỏng, k = 1.4 β = Từ hình này, ta đƣợc quan sát thấy đỉnh TKAsPeCT hẹp so với AsPeCT và hàm ACF tín hiệu sine BOC(n, n) Tƣơng tự nhƣ hàm tƣơng quanAsPeCT, khơng có đỉnh phụ không mong muốn hàm tƣơng quan TK-AsPeCT 58 Hình 3.6 Hàm tƣơng quan ACF tín hiệu sin BOC(n.n); AsPeCT TK-AsPeCT khơng có lọc Đối với tín hiệu cosin BOC(n, n), với giả định tƣơng tự cho mô phỏng, 03 hàm tƣơng quan đƣợc thể hình 3.7 Nhƣ minh hoạ hình này, đỉnh TK-AsPeCT hẹp so với AsPeCT cosine BOC(n, n) ACF Tƣơng tự nhƣ AsPeCT, đỉnh chính, có 02 đỉnh phụ, nhầm lẫn khơng thể loại bỏ hoàn toàn Tuy nhiên, số lƣợng đỉnh phụ TK-AsPeCT cịn so với hàm ACF tín hiệu cosine BOC(n, n) Đặc biệt, so với AsPeCT, tỷ số công suất đỉnh phụ đỉnh nhỏ nhiều Do đó, nguy lựa chọn cao điểm sai nhỏ 59 Hình 3.7 Hàm tƣơng quan ACF tín hiệu cosinBOC (n.n); AsPeCT TKAsPeCT khơng có lọc Trong thu GNSS truyền thống, vòng lặp mã theo dõi Mạch vịng khóa trễ DLL, nơi mà so sánh trễ mã (bộ so pha mã) có vai trị quan trọng định đến chất lƣợng DLL Khi sử dụng so pha dạng hiệu bình phƣơng tƣơng quan EMLP theo dõi vòng lặp, đầu so pha mã đƣợc cho công thức: Với τlà đại diện cho pha mã (trễ) khác biệt thu nơi tạo tín hiệu BOC δ khoảng cách Sớm- Muộn chip 60 Vùng ổn định miền xung quanh điểm lệch so pha cho miền sai số đầu vào so pha khơng đổi dấu đáp ứng so pha cũngkhông đổi dấu Điều đồng nghĩa so pha có đáp ứng phù hợp với sai số đầu vào hộitụ điểm lệch Vùng tuyến tính vùng xung quanh điểm lệch cho đáp ứngcủa so pha tỉ lệ thuận với sai số pha đầu vào Điều đồng nghĩa so pha có đápứng hồn hảo với sai số đầu vào không tạo tƣợng dịch chuyển sai số Đây mộttham số định đến hiệu hoạt động so pha Vùng tuyến tính rộng đồngnghĩa với so pha có đáp ứng xác với sai số lớn đầu vào nhƣ DLL cóhiệu hoạt động tốt Hình 3.8 mơ tả hình dạng lối so pha ứng với phƣơng pháp truyền thống sin BOC(n,n); AsPeCT TK-AsPeCT Và hình dạng lối so pha ứng với phƣơng pháp truyền thống cosin BOC(n,n); AsPeCT TKAsPeCT đƣợc thể hình 3.9 Trong hai mơ phỏng, cấu trúc tƣơng quan DLL tƣơng quan hẹp với khoảng cách Sớm-Muộn δ= 0,1 chips lọc có băng thơng vơ hạn Rõ ràng, so với phƣơng pháp truyền thống, phƣơng pháp TKAsPeCT điểm khóa sai sine BOC(n, n) Cơng suất xuất điểm khóa sai cosineBOC (n, n) đƣợc giảm đáng kể Hơn nữa, thú vị lƣu ý vùng tuyến tính so pha nhƣ cho 03 phƣơng pháp Tuy nhiên, vùng ổn định so pha với phƣơng pháp TK-AsPeCT giảm nhẹ 61 Hình 3.8 TK-AsPeCT S-curve cho sine BOC(n.n) 62 Hình 3.9 TK-AsPeCT S-curve cho cosin BOC(n.n) 3.3.2 Ảnh hƣởng hiệu ứng đa đƣờng Đƣờng bao lỗi đa đƣờng (MEE) phƣơng pháp đơn giản để đánh giá ảnh hƣởng tƣợng đa đƣờng trình bám mã PRN thu GNSS Phƣơng pháp MEE xem xét trƣờng hợp thu GNSS đƣợc đặt mơi trƣờng có thành phần tín hiệu đa đƣờng bên cạnh thành phần tín hiệu LOS Để đơn giản nữa, biên độ tƣơng đối thành phần đa đƣờng so với thành phần LOS trì khơng đổi suốt q trình đánh giá tác động tƣợng đa đƣờng Hơn nữa, giá trị biên độ nhƣ với tất độ trễ khác thành phần đa đƣờng, đồng thời độ lệch pha tín hiệu đa đƣờng tất độ trễ khác giống nhau: đồng pha với thành phần LOS ngƣợc pha với thành phần LOS Việc tính tốn đƣờng bao lỗi trung bình tƣơng 63 đƣơng với việc tìm điểm cắt đáp ứng so pha điểm khóa ổn định DLL Do tác động thành phần đa đƣờng, điểm cắt khơng cịn nằm điểm lệch Sự sai khác điểm cắt điểm lệch tạo sai số đa đƣờng bám mã.MEE trình bày tác động tƣợng đa đƣờng thơng qua biên độ tƣơng đối không đổi số SMR (thƣờng SMR= 0.5 -6 dB) cho tất đƣờng trễ (tín hiệu đa đƣờng đƣợc xem xét thay đổi từ đến 1.2 chipsso với tín hiệu LOS) Các đƣờng bao lỗi đƣợc tính tốn cách xác định vùng giao so pha DLL Các kết đƣợc minh họa hình 3.10 3.11 cho sin BOC (n, n) cosin BOC (n, n), tƣơng ứng với TK-AsPeCT, AsPeCT phƣơng pháp truyền thống Hình 3.10 MEE cho tín hiệu truyền thống sin BOC(n,n), AsPeCT TK- AsPeCT 64 Hình 3.11 MEE cho tín hiệu truyền thống cosin BOC(n,n), AsPeCT TKAsPeCT Từ quan sát hình vẽ, nhận thấy, hiệu giảm nhiễu đa đƣờng giải pháp đề xuất tốt so với hai giải pháp lại xét với hai dạng điều chế tín hiệu Do đặc tính hàm tƣơng quan tổng hợp có biên độ nhỏ độ trễ mã lớn nên tín hiệu đa đƣờng có trễ lớn, tác động làm biến dạng đỉnh hàm tƣơng quan thay đổi giá trị đầu tƣơng quan không xảy Điều giảm ảnh hƣởng tín hiệu đa đƣờng đến độ xác bám mã Bên cạnh đó, đƣờng bao RAE đƣợc sử dụng để so sánh, đánh giá hiệu giảm nhiễu đa đƣờng giải pháp Trong phƣơng pháp RAE, giá trị tuyệt đối đƣờng bao đƣợc xem xét tổng tích lũy chúng đƣợc sử dụng để tính lỗi trung bình Phƣơng pháp RAE tính giá trị trung bình MEE pha tín hiệu đa đƣờng đồng pha ngƣợc pha với tín hiệu LOS Các giải 65 pháp dạng tín hiệu đƣợc gọi có khả giảm nhiễu đa đƣờng tốt có RAE tiến tới nhanh theo chiều độ trễ mã PRN tăng lên Trong số giải pháp đƣợc xem xét, giải pháp đề xuất có đƣờng bao RAE tốt với đặc điểm: giá trị sai số cực đại nhỏ tiến nhanh Những đặc điểm có thấy giải pháp đề xuất tổng thể có hiệu giảm nhiễu đa đƣờng tốt Hình 12 Hình 13 hiển thị RAE tƣơng ứng với sineBOC (n, n) cosin BOC(n, n) với tín hiệu TK-AsPeCT, AsPeCT, phƣơng pháp truyền thống Hình 3.12 RAE tƣơng ứng với sine BOC (n, n) với tín hiệu TK-AsPeCT, AsPeCT, phƣơng pháp truyền thống 66 Hình 3.13 RAE tƣơng ứng với cosin BOC(n, n) với tín hiệu TK-AsPeCT, AsPeCT, phƣơng pháp truyền thống Những kết lần khẳng định hiệu giải pháp đề xuất việc nâng cao hiệu bám mã cho thu GNSS dƣới tác động tƣợng đa đƣờng 3.4 Kết luận chƣơng Một giải pháp tránh bám mã nhầm áp dụng cho tín hiệu điều chế cosin BOC(n,n) đƣợc nghiên cứu, đề xuất đánh giá Giải pháp dựa kết hợp hàm ACF tín hiệu cosin BOC (n,n) hàm tƣơng quan BOC – PRN (tƣơng quan tín hiệu BOC mã giả ngẫu nhiên PRN) Hàm tƣơng quan tổng hợp đạt đƣợc loại bỏ đƣợc 04 đỉnh phụ hàm ACF Đồng thời, độ rộng đỉnh hàm ACF tín hiệu cosin BOC (n,n) đƣợc trì 67 Tốn tử phân tích lƣợng Teager – Kaiser (TK) đƣợc lựa chọn để nghiên cứu xây dựng giải pháp để nâng cao độ xác cho q trình bám mã thu GNSS Việc kết hợp toán tử TK với giải pháp loại bỏ đỉnh phụ hàm ACF giúp tạo giải pháp tránh bám nhầm đƣợc áp dụng cho tín hiệu điều chế sin BOC (n,n) nhƣ cosin BOC (n,n) Giải pháp đạt đƣợc tiêu chí khắc phục khả bám nhầm mạch vịng trì đƣợc ƣu điểm dạng tín hiệu điều chế BOC Mặc dù hiệu suất phƣơng pháp đƣợc kiến nghị nhạy cảm với đa đƣờng ngắn trễ, nhanh so với phƣơng pháp truyền thống 68 KẾT LUẬN Hệ thống định vị sử dụng vệ tinh GNSS ngày có nhiều ứng dụng lĩnh vực sống.Nhằm đáp ứng ngày tốt chất lƣợng dịch vụ mà hệ thống cung cấp tới ngƣời sử dụng nhƣ tận dụng phát triển công nghệ, kỹ thuật viễn thông đại, hệ thống định vị không ngừng phát triển thơng qua đại hóa hệ thống GPS triển khai cung cấp dịch vụ hệ thống nhƣ Galileo GLONASS.Trong đó, tín hiệu hệ thống GPS Galileo sử dụng phƣơng thức đa truy cập CDMA, tín hiệu hệ thống GLONASS sử dụng phƣơng thức đa truy cập FDMA Trong tƣơng lai không xa, nhằm triển khai kết hợp liên hệ thống hệ thống GNSS, GLONASS triển khai phƣơng thức CDMA cho tín hiệu định vị Hầu hết hệ thống GNSS triển khai sử dụng phƣơng thức điều chế BOC cho tín hiệu định vị giai đoạn phát triển đại hóa Trên khía cạnh kết hợp hệ thống GNSS, hệ thống GNSS chia sẻ tần số sóng mang để truyền phát tín hiệu định vị Nội dung đồ án tập trung giải tác nhân gây sai số nhằm cải thiện chất lƣợng, nâng cao độ xác thu GNSS, đặc biệt hệ thống GNSSđang giai đoạn phát triển đại hóa với việc bổ sung thêm nhiều tín hiệu định vịmới.Hai vấn đề đƣợc tập trung nghiên cứu nhiễu đa đƣờng tƣợng sai lệch đồng bộkhi thu GNSS hoạt động với tín hiệu định vị dạng điều chế BOC Bài nghiên cứu trình bày nội dung bao gồm: Chƣơng giới thiệu tổng quát khái niệm, đặc điểm, tác hại tƣợng đa đƣờng tín hiệu phi tuyến Hiện tƣợng đa đƣờng (Multipath) tƣợng mà tín hiệu đƣợc phát bị phản xạ bề mặt vật thể tạo nhiều đƣờng tín hiệu trạm gốc thiết bị đầu cuối sử dụng Kết tín hiệu đến thiết bị đầu cuối sử dụng tổng hợp tín hiệu gốc tín hiệu phản xạ Dẫn đến máy thu, ta thu đƣợc nhiều 69 phiên khác tín hiệu phát Điều ảnh hƣởng đến chất lƣợng hệ thống thông tin vô tuyến Hiện tƣợng phi tuyến tƣợng tín hiệu bị méo tác nhân phi tuyến gây Hiện tƣợng phi tuyến viễn thơng xảy hai q trình: q trình truyền thơng tin q trình nhận thơng tin Hệ thống phi tuyến tạo hành vi có tính phức tạp có điểm rẽ nhánh, hỗn loạn, sóng hài sóng hài phụ mà khơng thể sản xuất phân tích đƣợc phƣơng pháp tuyến tính.Xử lý tín hiệu phi tuyến liên quan đến việc phân tích xử lý tín hiệu đƣợc sản xuất từ hệ thống phi tuyến nằm miền thời gian, tần số, miền không-thời gian Trong chƣơng hệ thống định vị vệ tinh GNSS đƣợc giới thiệu ảnh hƣởng tƣợng đa đƣờng khả định vị.Hiện nay, nhiều hệ thống GNSS tồn phát triển Tuy nhiên, xét phạm vị toàn cầu khả phổ biến tín hiệu định vị tồn cầu, ba hệ thống định vị đƣợc xem xét chủ yếu GPS, Galileo GLONASS Nhiễuđa đƣờng gây ảnh hƣởng mạnh đến trình bám mã gây sai số khoảng cách lớn.Môi trƣờngxung quanh thu GNSS phức tạp nhƣ khu vực thành thị, đặc biệt khu vực cómật độ nhiều nhà cao tầng số lƣợng tia đa đƣờng nhiều, cƣờng độ tia đa đƣờng cànglớn ảnh hƣởng nhiễu đa đƣờng đến độ xác thu GNSS tăng lên Đặc biệt,tại khu vực số trƣờng hợp xảy tín hiệu LOS bị che chắn hồn tồn, cịncác thành phần đa đƣờng nên sai số trở nên trầm trọng.Các giải pháp nâng cao độ xác máy thu GNSS bị ảnh hƣởng tƣợng đa đƣờng đƣợc tìm hiểu, nghiên cứu Chƣơng trọng tâm nghiên cứu đƣa ứng dụng kỹ thuật xử lý tín hiệu phi tuyến máy thu GNSS.Phƣơng pháp xử lý tín hiệu phi tuyến tất ứng dụng nhằm mục đích khai thác tính phi tuyến hệ thống đặc tính thống kê tín hiệu để khắc phục đƣợc nhiều hạn chế phƣơng pháp truyền thống đƣợc sử dụng xử lý tín hiệu Trên sở sử dụng hàm tƣơng quan BOC – PRN, giải pháp khử đỉnh phụ hàm ACF (AsPECT) đƣợc đề xuất 70 Giải pháp tính hiệu hàm tƣơng quan BOC – BOC hàm tƣơng quan BOC – PRN Tuy nhiên, giải pháp áp dụng cho tín hiệu dạng điều chế sin BOC (n,n).Do đó, luận văn tìm kiếm giải pháp đểcó thể áp dụng cho tín hiệu điều chế BOC(n,n) pha sin pha cosin Nhóm giải pháp nàybao gồm giải pháp kết hợp hàm ACF tín hiệu BOC hàm tƣơng quan BOC– PRN để đạt đƣợc hàm tƣơng quan tổng hợp khơng cịn đỉnh phụ áp dụngcho tín hiệu cosin BOC(n,n) Với tín hiệu BOC(n,n) , dựa kết hợp đồng thời bổsung thêm toán tử phi tuyến TK, giải pháp đƣợc đề xuất Các kết nghiên cứu đạt đƣợc luận văn góp phần vào nhóm giải pháp kỹthuật để cải thiện độ xác cho thu GNSS Điều mở nhiều ứng dụng công nghệ định vị sử dụng vệ tinh quản lý giao thông, quan trắc môi trƣờng, cảnh báo thiên tai,… Hƣớng nghiên cứu tiếp theo: Khi tín hiệu định vị hệ thống GNSS phủ sóng đặn ổn định lãnh thổ Việt Nam, việc mô giải pháp Matlab kiểm nghiệm, đánh giá giải pháp sở sosánh kết đo đạc thực tế kết phân tích lý thuyết mơ giúp ta cóđƣợc đánh giá khách quan, xác nội dung khoa học đề xuất tínhkhả thi việc áp dụng thu GNSS Do thời gian nghiên cứu có hạn nên đề tài nghiên cứu khơng thể tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp từ thầy giáo bạn 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Mohammad Zahidul H BHUIYAN, Jie ZHANG, Elena Simona LOHAN, Wei WANG, Stephan SAND, Analysis of Multipath Mitigation Techniques with Land Mobile Satellite Channel Model, 2012 [2] Mohamed Sahmoudi,René Jr Landry,Multipath Mitigation Techniques Using Maximum-Likelihood Principle, 2008 [3] Hung Pham Viet, Chien Dao Ngoc, and Khang Nguyen Van, "A Novel Multipath Mitigation Technique for GNSS Software Receiver",2012 [4] Hung Pham Viet, C hien Dao Ngoc and Khang Nguyen Van, A Nonlinear Method of Multipath Mitigation for new GNSS signals, 2014 [5]http://hunre.edu.vn/hre/vn/upload/info/attach/14581167509261_Congnghe GNSSluoikhongchetoadoquocgia.pdf [6]http://doc.edu.vn/tai-lieu/khoa-luan-kiem-chung-mo-hinh-aspect-uml-bangalloy-7502/ [7] http://documents.tips/documents/gnss557210f1497959fc0b8df955.html [8]https://www.eecis.udel.edu/~arce/Group/Entries/2012/5/25_Nonlinear_Sign al_Processing.html/ [9] Nguyễn Viết Minh, Giáo trình Truyền sóng Anten, 2010 [10] TS.Nguyễn Văn Tuấn ,Giáo trình thơng tin vi ba-vệ tinh Tái năm 2004 72 ... đƣợc nghiên cứu, đề xuất triển khai.Vì em chọn đề tài ? ?Nghiên cứu ứng dụng kỹ thu? ??t xử lý tín hiệu phi tuyến để nâng cao độ xác máy thu GNSS bị ảnh hưởng tượng đa đường? ?? Lịch sử nghiên cứu Trong... đến độ xác thu GNSS 47 CHƢƠNG 3: Ứng dụng kỹ thu? ??t xử lý tín hiệu phi tuyến máy thu GNSS Phƣơng pháp xử lý tín hiệu phi tuyến tất ứng dụng nhằm mục đích khai thác tính phi tuyến hệ thống đặc tính... Chƣơng 1: Tổng quan lý thuyết tƣợng đa đƣờng kỹ thu? ??t xử lý tín hiệu phi tuyến Chƣơng 2: Nghiên cứu giải pháp nâng cao độ xác máy thu GNSS bị ảnh hƣởng tƣợng đa đƣờng.Chƣơng giới thiệusơ lƣợc hệ thống