Nghiên cứu một số giải pháp kỹ thuật khai thác hệ thống trạm thu GNSS CORS và khả năng ứng dụng vào công tác Trắc địa ở Việt Nam

Nghiên cứu một số giải pháp kỹ thuật khai thác hệ thống trạm thu GNSS CORS và khả năng ứng dụng vào công tác Trắc địa ở Việt NamNghiên cứu một số giải pháp kỹ thuật khai thác hệ thống trạm thu GNSS CORS và khả năng ứng dụng vào công tác Trắc địa ở Việt NamNghiên cứu một số giải pháp kỹ thuật khai thác hệ thống trạm thu GNSS CORS và khả năng ứng dụng vào công tác Trắc địa ở Việt NamNghiên cứu một số giải pháp kỹ thuật khai thác hệ thống trạm thu GNSS CORS và khả năng ứng dụng vào công tác Trắc địa ở Việt NamNghiên cứu một số giải pháp kỹ thuật khai thác hệ thống trạm thu GNSS CORS và khả năng ứng dụng vào công tác Trắc địa ở Việt NamNghiên cứu một số giải pháp kỹ thuật khai thác hệ thống trạm thu GNSS CORS và khả năng ứng dụng vào công tác Trắc địa ở Việt NamNghiên cứu một số giải pháp kỹ thuật khai thác hệ thống trạm thu GNSS CORS và khả năng ứng dụng vào công tác Trắc địa ở Việt NamNghiên cứu một số giải pháp kỹ thuật khai thác hệ thống trạm thu GNSS CORS và khả năng ứng dụng vào công tác Trắc địa ở Việt NamNghiên cứu một số giải pháp kỹ thuật khai thác hệ thống trạm thu GNSS CORS và khả năng ứng dụng vào công tác Trắc địa ở Việt NamNghiên cứu một số giải pháp kỹ thuật khai thác hệ thống trạm thu GNSS CORS và khả năng ứng dụng vào công tác Trắc địa ở Việt NamNghiên cứu một số giải pháp kỹ thuật khai thác hệ thống trạm thu GNSS CORS và khả năng ứng dụng vào công tác Trắc địa ở Việt Nam

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu,các kết quả nêu trong luận văn hoàn toàn trung thực và chưa từng được aicông bố trong bất cứ công trình nào khác

Hà Nội, ngày 30 tháng 5 năm 2016

Tác giả luận văn

Trần Lê Tuấn Anh

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT v

DANH MỤC HÌNH viii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG VỆ TINH DẪN ĐƯỜNG TOÀN CẦU GNSS 4

1.1 TỔNG QUAN TRẮC ĐỊA VỆ TINH 4

1.1.1 Định nghĩa của Trắc địa vệ tinh 4

1.1.2 Lịch sử phát triển của Trắc địa vệ tinh 4

1.1.3 Nhiệm vụ cơ bản của Trắc địa vệ tinh 7

1.2 TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ VỆTINH (GNSS ) 8

1.2.1 Cơ cấu hoạt động chungcủa hệ thống GNSS 8

1.2.2 Hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu GNSS 9

1.2.3 Định hướng phát triển của từng hệ thống định vị vệ tinh trong tương lai. 23 CHƯƠNG 2:MỘT SỐ GIẢI PHÁP KỸ THUẬT NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC HỆ THỐNG GNSS 25 2.1 MỘT SỐ HỆ THỐNG GNSS TĂNG CƯỜNG 25

2.1.1 Phân loại các hệ thống GNSS tăng cường 25

2.1.2 Một số hệ thống GNSS tăng cường 25

2.2 MÔ HÌNH XÂY DỰNG MẠNG CÁC TRẠM CORS TRÊN THẾ GIỚI 46 2.2.1 Tổng quan về các hệ thống GNSS trên thế giới 46

2.2.2 Hệ thống GNSS CORS tại Australia 46

2.2.3 Hệ thống mạng lưới GNSS CORS của Nhật Bản 48

2.2.4 Một số hệ thống trạm CORS khác trên thế giới 50

CHƯƠNG 3:XÂY DỰNG MẠNG LƯỚI TRẠM GNSS CORS VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA Ở VIỆT NAM 52

3.1 XÂY DỰNG MẠNG LƯỚI TRẠM GNSS CORS 52

3.1.1 Mật độ, cách bốtrí một trạm CORS: 54

3.1.2 Các điều kiện kỹ thuật đối với trạm CORS 57

3.1.3 Các điều kiện kỹ thuật đối với trung tâm xử lý số liệu 59

3.1.4 Một số vấn đề kỹ thuật 60

3.2 XÂY DỰNG MẠNG LƯỚI TRẠM GNSS CORS Ở VIỆT NAM 64

3.2.1 Tính khả thi của hệ thống GNSS CORS 64

3.2.2 Vai trò hệ thống GNSS CORS mang lại cho Trắc địa Việt Nam 65

3.3 TIỀM NĂNG ỨNG DỤNG GNSS TRONG CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA Ở VIỆT NAM 66

3.3.1 Ứng dụng GPS trong địa động lực 68

3.3.2 Một số ứng dụng GPS trong đo đạc 72

3.3.3 Các ứng dụng trong Trắc địa bản đồ 76

3.3.4 Một số ứng dụng GPS khác 79

3.3.5 Ứng dụng GPS trong cuộc sống hiện nay 88

CHƯƠNG 4:THỰC NGHIỆM TÍNH TOÁN 90

4.1 GIỚI THIỆU KHU VỰC THỰC NGHIỆM 90

4.1.1 Khu vực thực nghiệm 90

4.1.2 Giới hạn thực nghiệm 91

4.2 PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG 91

4.2.1 Các tài liệu sử dụng trong thi công 91

4.2.2 Các thiết bị sử dụng 91

4.3 CÔNG TÁC KIỂM NGHIỆM MÁY 95

4.3.1 Kiểm nghiệm máy đo DGPS Beacon DSM232 95

4.3.2 Kiểm nghiệm máy đo sâu hồi âm ODOM 95

4.4 CÔNG TÁC ĐỊNH VỊ DẪN ĐƯỜNG VÀ ĐO SÂU CÁC TUYẾN KHẢO SÁT ĐỊA VẬT LÝ 96

4.4.1 Chuyển các tuyến địa vật lý từ thiết kế lên phần mềm Hydro proTM Navigation 96

4.4.2 Công tác đo sâu các tuyến khảo sát địa vật lý 96

4.5 CÔNG TÁC VĂN PHÒNG NỘI NGHIỆP 97

4.5.1 Đánh số hiệu điểm tuyến khảo sát địa vật lý 97

4.5 TỔ CHỨC THI CÔNG VÀ KẾT QUẢ NGHIỆM THU 98

4.5.1 Tổ chức thi công 98

4.5.2 Kết quả nghiệm thu 99

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 129

TÀI LIỆU THAM KHẢO 131 PHỤ LỤC 1

PHỤ LỤC 2

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Reference Station

Trạm quy chiếu(GPS) hoạt động liên tụcDGPS

DGPR/RTK

Differential Global Positioning System

Kỹ thuật đo phân sai GPS

DGNSS Differential Global

Navigation Satellite System

Kỹ thuật đo phân sai GNSS

EGNOS European Geostationary

Navigation Overlay Service

Hệ thống vệ tinh dẫn đường địa tĩnh Châu Âu

System

Hệ thống định vị toàn cầu của Mỹ

Organization

Tổ chức hàng hải quốc tế

Service

Tổ chức quốc tế về ứng dụng định vị vệ tinh

toàn cầuITRF International Terrestrial

ICAO Intenation Civil Avition

dữ liệu hiệu chỉnh mạngCORS do Leica phát triển)

RTK Real Time Kinematic Đo động thời gian

thực(Kỹ thuật đo phân sai sử dụng trị đo pha độchính xác cm)

RINEX Receiver Independent

UNAVCO Universty Navstar

Consoltium

Hiệp hội các cơ quan nghiên cứu nhằm hỗ trợ thúc đẩy khoa học Trái đất bằng tăng cường kỹ thuật chính xác cao

Station

Trạm quy chiếu ảo( Giảipháp cung cấp dữ liệu hiệu chỉnh mạng CORS

Hệ thống định vị GPS viphân diện rộng

System

Hệ thống hỗ trợ diện rộng(Mỹ)

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Vệ tinh Spunick -1 5

Hình 1.2 Minh họa tổng quát máy thu GNSS 9

Hình 1.3 Hệ thống định vị toàn cầu GPS 10

Hình 1.4 Trạm không gian ISS ngoài vũ trụ 12

Hình 1.5 Vị trí các trạm trong đoạn điều khiển của hệ thống GPS 13

Hình 1.6 Máy thu GPS Topcon GB-1000 15

Hình 1.7.Phục vụ cho các công trình đáy biển 16

Hình 1.8 Vệ tịnh được phóng lên trong hệ thống GALILEO 18

Hình 1.9 Một vệ tinh trong hệ thống GLONASS(Nga) 21

Hình 1.10 Nguyên lý hoạt động hệ thống GLONASS 22

Hình 2.1 Mô hình hoạt động của hệ thống WASS 29

Hình 2.2.Sơ đồ phân bố các vệ tinh địa tĩnh của hệ thống EGNOS 30

Hình 2.3.Phân bố điểm IGS trên toàn cầu năm 2009 33

Hình 2.4.Điểm quan trắc nước biển dâng 35

Hình 2.5 Minh họa phương pháp đo RTK 41

Hình 2.6 Rover truyền dữ liệu 45

Hình 2.7 Máy chủ mạng truyền dữ liệu hiệu chỉnh RTCM/CMR+ cho vị trí VRS

45

Hình 2.8.Khớp mặt FKP 45

Hình 2.9 Các mối quan hệ giữa các máy chủ và các rover sử dụng phương pháp Master-phụ Concept 47

Hình 2.11.Cluster cung cấp số hiệu chỉnh master-auxiliary cho một số rover48 Hình 2.10 Mạng CORS có nhiều cluster 48

Hình 2.12 Mạng lưới trạm CORSNet- NSW của Australia 50

Hình 2.13 Khu vực bao trùm Radar Nhật Bản 53

Hình 2.14 Theo dõi tâm chấn động đất thành phố Kumamoto( Nhật Bản) 53

Hình 2.15 Công nghệ định vị toàn cầu được lắp đặt trên lãnh thổ Việt Nam 54

Hình 3.1 Phân bố các trạm CORS ở Bắc Clifornia(Hoa Kỳ) 55

Hình 3.2 Một mạng lưới GPS CORS 56

Hình 3.3 Bản vẽ thiết kế mốc trạm CORS 58

Hình 3.4.Một trạm CORS trên cảng Đình Vũ – Hải Phòng 59

Hình 3.5.Trạm CORS N001 Trường đại học Mỏ - Địa chất đặt tại phòng thí nghiệm Trắc địa mỏ, khoa Trắc địa quản lý, Bộ môn Trắc địa mỏ trực tiếp vận hành hệ thống 59

Hình 3.6 Ảnh hưởng tầng điện ly đến thu nhận tín hiệu vệ tinh 65

Hình 3.7.Bản đồ theo thời gian của TEC trung bình tháng trong năm 2006 66

Hình 3.8 Trạm thu- phát của VNPT 67

Hình 3.9 Trạm phát sóng Mễ Trì ( Nam Từ Liêm – Hà Nội) 67

Hình 3.10.Dự báo thị phần các lĩnh vực ứng dụng GNSS ở Việt |Nam cơ bản giai đoạn 2013 - 2023 71

Hình 3.11.Vị trí, hướng và tốc độ chuyển dịch của các trạm GPS trên biển Đông.

74

Hình 3.12.Bản đồ địa động lực biển hiện đại lãnh thổ Việt Nam và kế cận 75

Hình 3.13 Đo lưới khống chế địa chính khu vực Hạ Long-Quảng Ninh( 2010)

76

Hình 3.14 Xác định cao độ bằng công nghệ GPS 77

Hình 3.15 Mô hình xây dưng Geoid 78

Hình 3.16 Chuyển trục lên cao bằng công nghệ GPS 79

Hình 3.17 Các dạng đồ hình đo bằng công nghệ GPS 79

Hình 3.18 Bản vẽ mặt cắt dọc kênh 82

Hình 3.19 Ảnh đo vẽ hàng không quặng sắt khu Đông Bắc 84

Hình 3.20 Theo dõi diễn biến đường bờ biển khu vực tỉnh Trà Vinh dựa trên tư liệu ảnh viễn thám các thời điểm 1989 - 1996 và 2003 85

Hình 3.21 Bức ảnh vệ tinh VNREDSat-1 chụp tại bờ đông và bờ tây của đảo Phú Quốc, Việt Nam VNREDSat-1 vào vũ trụ ngày 7/5 với sự giúp đỡ của Pháp

86

Hình 3.22 Toàn cảnh khu vực Lạc Dương- Lâm Đồng 87

Hình 3.23 Khảo sát địa hình đáy biển 88

Hình 3.24 Dự báo hướng di chuyển bão Haiyan vào nước ta(10/11/2013) 89

Hình 3.25 Bản đồ dự báo thời tiết (31/01/2016) 89

Hình 3.26 Bản đồ chủ quyền Việt Nam 90

Hình 3.27 Hoạt động tìm kiếm cứu nạn ngoài biển 91

Hình 3.28 Minh họa dẫn đường bằng công nghệ GPS 92

Hình 3.29 Thiết bị wetrack2- Thiết bị chống trộm dành cho xe máy, ô tô. 92

Hình 3.30 Thiết bị định vị trẻ em 93

Hình 4.1 Cụm đảo Hòn Khoai – Cà Mau 94

Hình 4.2 Máy định vị vệ tinh DGPS DSM232 96

Hình 4.3 Sơ đồ lắp đặt máy DGPS trên tàu khảo sát 97

Hình 4.4 Máy đo sâu hồi âm ODOM Hydrotrac 98

Hình 4.5 Bản đồ tỷ lệ 1:50.000 tuyến đo trên vùng biển đảo Hòn

Khoai-Cà Mau

132

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong những năm gần đây, hệ thống thông tin vệ tinh trên thế giới đã cónhững bước tiến bộ mạnh mẽ, đáp ứng nhu cầu ngày càng lớn của của conngười và giúp con người tiếp cận nhanh chóng với những tiến bộ của khoahọc kỹ thuật

Nhằm đáp ứng nhu cầu thực tế của cuộc sống , một số nước phát triểntrên thế giới đã phát triển ra một số hệ thống định vị vệ tinh dẫn đường toàncầu: Công nghệ GPS( của Mỹ), GLONASS ( của Nga), GALLILEO ( củaChâu Âu), chúng được gọi chung là hệ thống định vị vệ tinh dẫn đường toàncầu GNSS

Cùng với sự phát triển của hệ thống các trạm tham chiếu quan trắc làm việc liêntục, thường xuyên (Permanently Observing RefernceStatiton,PORS) trong hệ thốnglưới IGS toàn cầu, nhiều quốc gia trên thế giới đã xây dựng hệ thông các trạm thamchiếu làm việc liên tục ( CORS) phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau như:

- Định vị động xử lý tức thời với độ chính xác cỡ dm cho máy bay, tàuthuyền, hay các phương tiện trên đất liền

- Trong công tác Trắc địa – bản đồ: xác định tọa độ điểm khống chế , đo

vẽ chi tiết thành lập bản đồ địa hình,…

- Đo đạc vật lý và nghiên cứu chuyển động kiến tạo của vỏ Trái đất vv…Nhận thấy vai trò vô cùng to lớn của ứng dung công nghệ GNSS CORS trong

công tác Trắc địa ở Việt Nam, em đã lựa chọn đề tài “Nghiên cứu một số giải pháp kỹ thuật khai thác hệ thống trạm thu GNSS CORS và khả năng ứng dụng vào công tác Trắc địa ở Việt Nam”

2 Mục đích của đề tài

Tìm hiểu một số giải pháp kỹ thuật trong công tác ứng dụng hệ thốngđịnh vị vệ tinh GNSS CORS trên thế giới

Đánh giá và nhận xét khả năng ứng dụng thực tiễn của công nghệ định vị

vệ tinh GNSS CORS vào công tác Trắc địa ở Việt Nam

Từ kết quả nghiên cứu được, đề ra quy trình xây dựng trạm thu GNSSCORS ở Việt Nam.

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Các hệ thống định vị dẫn đường toàn cầu GNSS

- Một số kỹ thuật nâng cao độ xác hệ thống GNSS

- Dựa vào mô hình xây dựng trạm CORS trên thế giới, để đưa raphương hướng xây dựng mô hình trạm CORS ở Việt Nam

4 Nội dung của đề tài.

- Tổng quan về hệ thống định vị vệ tinh dẫn đường toàn cầu GNSS

- Tìm hiểu mô hình xây dựng trạm quy chiếu GNSS CORS trên thế giới

- Tìm hiểu một số giải pháp kỹ thuật khai thác hệ thống trạm thu GNSS CORS

- Đánh giá thực trạng hệ thống GNSS CORS trên thế giới và ở ViệtNam Từ đó đưa ra mô hình xây dựng hệ thống trạm thu GNSS CORS trênđất nước Việt Nam, dựa vào điều kiện con người, thiên nhiên, cùng với cácđiều kiện chủ quan cũng như khách quan khác

5 Phương pháp nghiên cứu đề tài.

Để thực hiện tốt luận văn, em đã sử dụng phương pháp nghiên cứu như sau:

- Phương pháp phân tích, tổng hợp tài liệu, thu thập các tài liệu liên quanđến đề tài, các số liệu thực nghiêm Từ đó phân tích, tổng hợp để xây dựng

mô hình trạm thu GNSS CORS ở Việt Nam

- Tiếp thu sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo hướng dẫn, cùng sự đónggóp ý kiến của các thầy cô trong bộ môn và các bạn trong lớp để hoàn thànhluận văn tốt nhất

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu

Ở Việt Nam trong thời gian qua, công nghệ GNSS đã giúp cho việcnâng cao độ chính xác, hoàn thiện, hiện đại hóa lưới tọa độ đã được thiết lậptheo quan điểm truyền thống thành Hệ quy chiếu và hệ lưới điểm tọa độ lướiquốc gia VN-2000 Đây là thành tựu đã được công nhận, đánh dấu bước độtphá mới cho khoa học trắc địa và bản đồ nước ta

Từ những năm 1995,một số quốc gia đã xây dựng hệ thống các trạmtham chiếu quan trắc làm việc liên tục(CORS) trong hệ thống lưới IGS toàncầu, nhằm phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau như:

* Cung cấp chính xác định vị xác định điểm(định vị tĩnh) với độ chínhxác cỡ cm đo trong vài giờ và độ chính xác cỡ dm đo trong vài phút;

* Định vị động xử lý tức thời với độ chính xác cỡ dm cho máy bay, tàuthuyền và các dạng phương tiện trên đất liền;

* Các dạng đo đạc trong công tác Trắc địa và bản đồ như xác định tọa

độ điểm khống chế, đo vẽ chi tiết thành lập bản đồ địa hình, bản đồ địa chính;

* Nghiên cứu khí tượng, khí quyển, v.v…

Trước những vai trò vô cùng to lớn của công hệ thống GNSS manglại cho ngành trắc địa- bản đố trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nóiriêng, việc thay thế mạng lưới trắc địa truyền thống bằng công nghệ GNSS làhướng đi mới, đầy tiềm năng

7 Lời cảm ơn

Trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn tốt nghiệp, em đã nhậnđược rất nhiều sự giúp đỡ cả về mặt kiến thức, tinh thần và những ý kiến đónggóp của các thầy cô giáo và các đồng nghiệp Đặc biệt xin chân thành cảm ơnthầy giáo PGS TS Dương Vân Phong là người trực tiếp hướng dẫn và đã tậntình chỉ bảo, động viên em Qua đây em cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy

cô trong Khoa trắc địa, Phòng đào tạo sau đại học, Trường Đại học Mỏ địachất đã tạo điều kiện để tôi hoàn thành luận văn này

Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của thầy, cô giáo bộ môn

Trắc địa cao cấp, các nhà khoa học và các bạn đồng nghiệp để em hoàn thiệnluận văn tốt nhất

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG VỆ TINH DẪN ĐƯỜNG TOÀN CẦU GNSS

1.1.TỔNG QUAN TRẮC ĐỊA VỆ TINH.

1.1.1 Định nghĩa của Trắc địa vệ tinh.

Trắc địa vệ tinh là một trong những môn học xác định hình dạng vàkích thước của Trái đất, vị trí của các đối tượng trên bề mặt của nó và các con

số của trường hấp dẫn của Trái đất bằng vệ tinh nhân tạo Techniques – Trắcđịa bằng phương tiện của các vệ tinh nhân tạo Nó thuộc về các lĩnh vực rộnglớn của trắc địa không gian, mà còn bao gồm các kỹ thuật giao thoa cạnh đáydài(VLBI) và tia lazer

Các mục tiêu chính của trắc địa vệ tinh:

- Xác định chính xác vị trí không gian(3D) của các điểm trên mặt đất,trong không gian quay quanh Trái đất trong phạm vi khu vực và toàn cầu

- Xác định thế trọng trường của Trái đất và những yếu tố liên quan nhưElipxoid trái đất, Geoid, Quazigeoid, địa hình mặt biển, v.v…

- Đo đạc và mô hình hóa các hiện tượng động lực( như chuyển động cựcTrái đất, chuyển động quay của Trái đất và biến dạng các địa mảng, v.v…)[2]

1.1.2 Lịch sử phát triển của Trắc địa vệ tinh.

Tháng 10 năm 1957, Liên Xô đã phóng thành công vệ tinh nhân tạo

(VTNT) đầu tiên của Trái đất Sputnick -1 đi vào không gian.Đây là bước đột

phá lớn, mở đầu cho kỷ nguyên con người chinh phục không gian vũ trụ

Hình 1.1 Vệ tinh Spunick -1Vào những năm 1960, Vệ tinh nhân tạo(VTNT) được đưa lên quỹ đạo,với vai trò như những mục tiêu di động, khi đó sử dụng các thiết bị quang học

để quan sát vệ tinh từ mặt đất phục vụ xây dựng lưới tam giác vệ tinh( haycòn gọi là mạng lưới tam giác vũ trụ) cho phép chuyển tọa độ giữa các điểmcách xa nhau trên bề mặt Trái đất Phương pháp này chịu ảnh hưởng đáng kểđến điều kiện thời tiết, máy móc thiết bị quan sát nặng nề, không thuận tiệncho công tác đo đạc dã ngoại [2]

Nhằm khắc phục những hạn chế của phương pháp tam giác vệ tinh,người ta đã thiết kế ra hệ thống đạo hàng vệ tinh làm việc trong mọi điều kiệnthời tiết và hoạt động liên tục suốt 24h trong ngày Năm 1962, Mỹ đã thiết kế

và xây dựng hệ thống vệ tinh đạo hàng hải quân NNSS(hay gọi là TRANSIT

Cũng trong thời gian này, Liên Xô cũng xây dựng hệ thống TSCADA có tínhnăng tương tự như TRANSIT của Mỹ Nguyên lý hoạt động của hai hệ thốngnày đều dựa theo nguyên lý hiệu ứng Doppler, dựa trên các tín hiệu từ vệ tinhphát xuống mặt đất Trong các trường hợp này, các vệ tinh đóng vai trò nhưcác điểm gốc(biết trước tọa độ điểm), là phương tiện truyền thông tin quỹ đạo

vệ tinh, tạo trị đo Doppler để cung cấp cho máy thu thực hiện bài toán định vịtrên biển và trên mặt đất Từ năm 1967, phương pháp Doppler vệ tinh khôngchỉ là đột phá cho nhiệm vụ định vị trên biển mà còn mở ra khả năng xâydựng lưới khống chế tọa độ cho một số quốc gia trước thập niên 80 của thế kỷtrước.Tuy vậy, hệ thống TRANSIT cũng có nhược điểm như không đáp ứngđược các yêu cầu định vị tức thời cần độ chính xác cao

Năm 1973, hệ thống GPS của Mỹ được thiết kế Ngoài hệ thống GPScủa Mỹ, đến năm 1980, Liên Xô cũng đã triển khai xây dựng hệ thống định vịtoàn cầu quân sự có tên gọi là GLONASS Nguyên lý hoạt động cũng giốngnhư hệ thống GPS của Mỹ

Để tăng cường độ chính xác định vị cho GPS và GLONASS, từ cuốinăm 2002, Dịch vụ dẫn đường sử dụng vệ tinh địa tĩnh phủ trùm Châu ÂuEGNOS đã cung cấp khả năng định vị chính xác trên toàn bộ Châu Âu vàvùng lân cận Để tăng cường độ chính xác cho hệ thống GPS, Mỹ đã cho xâydựng hệ thống tăng cường diện rộng WASS, và Nhật Bản đã xây dựng hệthống MSAS cũng có khả năng tương tự như WASS và EGNOS Các hệthống này cung cấp khả năng định vị tức thời trên toàn bộ vùng phủ song vớisai số không lớn hơn 3m

Từ tháng 3 năm 2002, Liên minh Châu Âu bắt đầu đưa lên quỹ đạo các vệtinh đầu tiên của hệ thống định vị toàn cầu GALILEO.Hệ thống này được đưavào thử nghiệm năm 2008, và dự kiến đi vào hoạt động vào năm 2015.Năm

2007, Trung Quốc cũng phát triển hệ thống định vị khu vực Bắc Đẩu-1 thành

hệ thống định vị toàn cầu với tên gọi là COMPASS hay Bắc Đẩu -2

Ban đầu hệ thống GPS và GLONASS đều được phát triển cho mục đíchquân sự, nên mặc dù chúng phục vụ cho dân sự nhưng không hệ nào đảm bảotồn tại liên tục và độ chính xác Vì thế chúng không thỏa mãn những yêu cầu

an toàn cho dẫn đường dân sự hàng không và hàng hải, đặc biệt là tại nhữngvùng và tại những thời điểm có hoạt động quân sự của những quốc gia sở hữunhững hệ thống đó Chỉ có hệ thống dẫn đường vệ tinh Châu Âu GALILEOngay từ đầu đã đặt ra mục tiêu đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt của dẫnđường và định vị quân sự

Hệ thống định vị toàn cầu( Global Navigation Satellite System – GNSS)

là tên gọi chung cho các hệ thống định vị toàn cầu đã và đang được sử dụnghiện nay là: GPS (Hoa Kỳ), GLONASS( Liên bang Nga), GALILEO( Liênminh Châu Âu) và hệ thống định vị Bắc Đẩu ( Trung Quốc)[2]

1.1.3 Nhiệm vụ cơ bản của Trắc địa vệ tinh.

Các nhiệm vụ cơ bản của Trắc địa vệ tinh bao gồm:

* Xác định chính xác vị trí không gian (3D) của các điểm trên mặt đất,trong không gian quanh Trái Đất trong phạm vị khu vực và toàn cầu;

* Xác định thế trọng trường của Trái Đất và những yếu tố liên quan nhưEllipsoid trái đất, Geoid, Quazigeoid, địa hình mặt biển,v.v…;

* Đo đạc và mô hình hóa các hiện tượng địa động( như chuyển độngcực Trái đất, chuyển động quay của Trái đất và biến dạng các địa mảng,v.v…;

Sự phát triển và ứng dụng của Trắc địa vệ tinh(TDVT) liên quan chặtchẽ đến các khoa học về Trái đất như vật lý, địa chất, khí tượng học,v.v…

Nhờ sự phối hợp của các lĩnh vực khoa học trên, một số vấn đề phức tạp củakhoa học trái đất đã được giải quyết[2]

1.2.TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ VỆTINH (GNSS ).

1.2.1 Cơ cấu hoạt động chungcủa hệ thống GNSS.

Hệ thống GNSS được cấu thành từ 3 phần: phần không gian, phần điềukhiển, phần người sử dụng

Phần không gian: Gồm các vệ tinh hoạt động bằng năng lượng mặttrời bay trên quỹ đạo Quãng thời gian tồn tại của chúng vào khoảng 10 năm

và chi phí cho mỗi lần bay vào vũ trụ lên đến hàng tỷ USD

Phần điều khiển: Để duy trì hoạt động của toàn bộ hệ thống GPS cũngnhư hiệu chỉnh các tín hiệu thông tin của vệ tinh Có các trạm quan sát trênmặt đất, chia thành trạm trung tâm và trạm con Các trạm con vận hành tựđộng, nhận thông tin từ vệ tinh gửi tới các trạm chủ Sau đó các trạm con gửicác thông tin đã hiệu chỉnh trở lại, để các vệ tinh biết được vị trí của chúngtrên quỹ đạo và thời gian truyền tín hiệu Nhờ vậy các vệ tinh mới có thể đảmbảo cung cấp thông tin chính xác tuyệt đối vào bất cứ thời điểm nào

Phần người sử dụng và thiết bị thu vệ tinh: Là khu vực có phủ song

mà người sử dụng cần có ăng ten và máy thu tín hiệu vệ tinh, và thu đượcthông tin vị trí, thời gian, vận tốc di chuyển Để có thể thu được vị trí, ở phầnngười sử dụng cần có ăng ten và máy thu GNSS

Hình 1.2 Minh họa tổng quát máy thu GNSS.

1.2.2 Hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu GNSS

1.2.2.1.Hệ thống GPS (Mỹ)

Hệ thống GPS (Global Positioning System, Mỹ) là hệ thống đinh vị toàncầu dựa trên cơ sở đo khoảng cách và đo thời gian, đươc viết tắt làNAVSTAR( Navigation Satellite Timing) Đây là hệ thống vệ tinh dùng đểcung cấp thông tin vị trí, tốc độ và thời gian cho các máy thu GPS ở khắp nơitrên Trái đất, trong mọi thời điểm và trong mọi điều kiện thời tiết

Hình 1.3 Hệ thống định vị toàn cầu GPS

Hệ thống thiết bị định vị GPS có thể xác định vị trí sai số từ vài trăm metđến vài centimet Tất nhiên với độ chính xác càng cao thì cấu tạo máy thu tínhiệu thiết bị GPS càng phức tạp và giá thành cao

Hệ thống được phát triển bởi Chính phủ Mỹ, quản lý bởi lực lượngKhông quân Mỹ(U.S Air Fore) và giám sát bởi Ủy ban định vị -Dẫn đường

Bộ quốc phòng Mỹ

Hệ thống định vị toàn cầu GPS được cấu thành từ 3 bộ phận cơ bản:

*Đoạn không gian( Space Segment)

*Đoạn điều khiển( Control Segment)

*Đoạn sử dụng(Use Segment)

a) Đoạn không gian( Space Segment).

Đoạn không gian bao gồm các vệ tinh chuyển động trên 6 mặt phẳng quỹđạo gần tròn với chu kỳ 718 phút, ở độ cao cách mặt đất khoảng 20200km.Các mặt phẳng quỹ đạo nghiêng với mặt phẳng xích đạo của Trái đất môt góc

550 Quỹ đạo vệ tinh GPS gần với hình tròn, giá trị biểu kiến tâm sai của quỹđạo vệ tinh GPS có giá trị bằng 0

Theo thiết kế, hệ thống gồm 27 vệ tinh( 24 vệ tinh đang hoat động và 3

vê tinh dự phòng) nằm trên các quỹ đạo xoay quanh Trái đất Các vệ tinh quỹđạo đươc bố trí sao cho các máy thu GPS trên mặt đất có thể nhìn thấy tốithiểu 4 vệ tinh vào bất kỳ thời điểm nào

Các vệ tinh GPS có trọng lượng khoảng 1600kg khi phóng và khoảng

800 kg khi đang trên quỹ đạo Các vệ tinh của khối sau có trọng lượng lớnhơn và có tuổi thọ cũng dài hơn các vệ tinh trước đó

Hình 1.4 Trạm không gian ISS ngoài vũ trụ

b) Đoạn điều khiển(Control Segment)

Đoạn điều khiển được thiết lập để duy trì hoạt động của toàn bộ hê thốngđịnh vi GPS Có 5 trạm kiểm soát đặt rải rác trên khắp Trái đất.Bốn trạmkiểm soát hoat động một cách tư động và một trạm kiểm soát là trungtâm.Bốn trạm này nhân tín hiệu liên tục từ những vệ tinh và gửi các thông tinnày đến trạm kiểm soát trung tâm Ngoài ra còn một số trạm kiểm soát dựphòng và sáu trạm quan sát riêng biệt

Hình 1.5 Vị trí các trạm trong đoạn điều khiển của hệ thống GPS

Cơ quan bản đồ thuộc Bộ quốc phòng Mỹ(DMA) và cơ quan Trắc điạquốc gia Mỹ(NGS) đã phối hợp với một số nước khác thông qua tổ chứcCIGNET xây dựng mạng lưới theo dõi vệ tinh GPS trên toàn cầu

Nhờ các trạm giám sát phân bố trên toàn cầu người ta xác định đượcchính xác các tham số quỹ đao vệ tinh và sư biến đổi của chúng theo thờigian, nhờ đó các lịch vệ tinh được chính xác hơn Nhiều cơ quan trắc địa bản

đồ của các quốc gia khác nhau, nhiều viện nghiên cứu, các trường đại học vànhiều nhóm nghiên cứu trên toàn thế giới đã có được trạm quan trắc GPS liêntục với độ chính xác ngày càng được cải thiện

c) Đoạn sử dụng.

Đoạn sử dụng bao gồm các máy thu GPS, máy hoạt động để thu tín hiệu

vệ tinh GPS phuc vụ cho nhiều muc đích khác nhau như: dẫn đường cho cácphương tiện( trên biển, trên không, trên đất liền,…), phục vụ cho công tác đođạc ở nhiều nơi trên thế giới Máy thu GPS là phần cứng quan trọng trongđoạn sử dụng

Hình 1.6 Máy thu GPS Topcon GB-1000

Hình 1.7.Phục vụ cho các công trình đáy biển.

Trong việc khai thác sử dụng công nghê GPS, người ta còn kết hợp cáccác thiết bị thu tín hiệu GPS cùng với một số thiết bị thu – phát để thực hiệncác kỹ thuật đo động tức thời RTK( Real Time Kinematic), đo GPS viphân(DGPS), đo vi phân diện rộng(WADGPS)

Để nâng cao thêm đô chính xác và độ tin cậy cho các kết quả định vịGPS, người ta xây dựng thêm các hệ thống tăng cường, hồ trợ nhưGBAS,SBAS

d ,Các sai số của tín hiệu GPS

Nhằm nâng cao độ chính xác cho máy thu GPS, cần hiểu thêm về môt sốtác nhân gây ảnh hưởng, từ đó đưa ra các biện pháp khắc phục:

*Khoảng không gian giữa tầng đối lưu và tầng ion – Làm khả năngtruyền tín hiệu bị chậm đi khi đi qua khí quyển

*Tín hiệu bị phân tán ra nhiều hướng khác nhau – Do tín hiệu phản xạ từnhiều hướng hay nhận được từ các đối tượng khác nhau

*Lỗi quỹ đạo- Cũng giống như lỗi thiên văn, do vệ tinh thông báo vệtinh không chính xác làm thông tin thu đươc chậm hơn so với dự kiến

*Số lượng vệ tinh nhìn thấy nhiều – Giúp nâng cao độ chính xác khảnăng thu tín hiệu từ các vệ tinh

*Che khuất về hình học– Điều này liên quan tới vị trí tương đối của các

vệ tinh ở từng thời điểm bất kỳ Phân bố vệ tinh lý tưởng là khi các quả vệtinh ở vi trí tạo các góc rộng với nhau, đảm bảo khoảng cách truyền tín hiệuđược tốt hơn Phân bố không lý tưởng khi các vệ tinh nằm trên đường thẳnghay tạo thành các cụm nhóm

*Sự làm giảm có chủ tâm tín hiệu vệ tinh – Là sự suy giảm tín hiệu cóchủ ý của Bô quốc phòng Mỹ, nhằm chống lại đối phương thu nhận được tínhiệu vệ tinh GPS độ chính xác cao Chính điều này làm giảm sư an toàn cho

hệ thống dẫn đường hay định vị dân sự

1.2.2.2 Hệ thống GALILEO( Liên minh Châu Âu)

Cấu trúc và chức năng của hệ thống GALILEO cũng tương tự như hệthống GPS của Mỹ Hệ thống dựa trên sự chuyển động trên các quỹ đạoquanh Trái đất

Hệ thống GALILEO cũng bao gồm 3 thành phần cấu tạo chính:

*Đoạn không gian

*Đoạn điều khiển

*Đoạn sử dụng

Hình 1.8 Vệ tịnh được phóng lên trong hệ thống GALILEO

a) Đoạn không gian.

Đoạn không gian của hệ thống GALILEO bao gồm 30 vệ tinh, trong đó có

27 vệ tinh đang hoạt động và 3 vệ tinh dự phòng Như vậy mỗi quỹ đạo sẽ có 1

vệ tinh dự trữ và 9 vệ tinh hoạt động phân bố đều trên quỹ đạo.Các mặt phẳngquỹ đạo cũng được phân bố đều nhau 1200.Các mặt phẳng quỹ đạo có gócnghiêng với mặt phẳng xích đạo là 560 Với góc nghiêng như vậy, hệ thống sẽphục vụ tốt cho các vùng có vĩ độ cao( vùng các nước thuộc Bắc Âu)

Tất cả các quỹ đạo vệ tinh có dạng hình tròn Vệ tinh chuyển động với

độ cao 23.222 km(quỹ đạo tầm trung) Tuổi thọ thiết kế của vệ tinh: >12 năm.Các vệ tinh có trọng lượng khoảng 650 kg và có hệ thống pin mặt trời tạonăng lượng 1,5 Kw

b) Đoạn điều khiển.

GALILEO bao gồm một số trạm mặt đất nằm trên lãnh thổ Châu Âu và

cả các trạm ngoài Châu Âu, có chức năng truyền thông tin và kiểm tra Đây làthành phần cần thiết để gửi và tiếp nhận thông tin từ các vệ tinh GALILEO,nhằm tạo ra các thông tin dịch vụ như số liệu tích hợp( nâng cao độ chính xácxác định tọa độ), dịch vụ cứu hộ cũng như các thông tin thương mại khác.Các trạm kiểm tra vệ tinh bổ sung sẽ đóng vai trò như các trạm giám sát

và kiểm tra đối với mỗi vệ tinh

c) Đoạn sử dụng.

GALILEO bao gồm nhiều nhóm sử dụng với đa dạng các loại máy thu,

mà mỗi loại đều đòi hỏi thông tin thu được khác nhau

Hệ thống GALILEO được đưa vào khai thác sử dung năm 2013 Hệthống này do các tổ chức dân dụng, phi quân sự điều hành quản lý Các dịch

vụ cơ bản của hệ thống GALILEO bao gồm:

Dịch vụ mở: Đây là dịch vụ hoàn toàn miễn phí với mọi đối tượng.Người dùng có thể sử dụng với tần số cho phép là: E1 1575.42 MHz( tươngđương L1 GPS), hay tần số E5A: 1176.45 MHz( tương đương L5 GPS) Độchính xác đối với máy thu một tần số là 15m về mặt phẳng và 35m về độ cao

Dịch vụ trả tiền: Dành cho đối tượng yêu cầu độ chính xác <1m.Người sử dụng phải trả phí sử dụng cho tín hiệu thu được và số liệu cải chính

đi kèm qua tần số E6 1278.75 MHz

Dịch vụ cứu hộ: Dịch vụ trả tiền này dành cho các ứng dụng vận tảivới độ an toàn cao Dịch vụ này cung cấp cho các ứng dung dẫn đường hàng

không, hàng hải và đường sắt Dịch vụ đạt tiêu chuẩn theo yêu cầu của Tổchức hàng hải quốc tế (IMO) và tổ chức hàng không dân dụng quốc

tế(ICAO) Độ chính xác vi trí là 4 6 m về mặt bằng và độ cao

Dịch vụ công cộng: Các đối tượng sử dụng thường là chính phủ vàquân đội các nước Liên minh Châu Âu Ngoài ra còn có các khách hàngthương mại như công an phòng cháy, chữa cháy, các cơ quan biên phòng haytuần tra biên giới Tín hiệu có khả năng chống nhiễu cao và luôn sẵn sangtrong mọi điều kiện thời tiết

1.2.2.3 Hệ thống GLONASS(Nga)

Hệ thống GLONASS( Tiếng Nga: Global’naya NavigatsionnayaSputnikovaya Sistema ) là hệ thống vệ tinh định vi toàn cầu của Liên bangNga, tương tự như hệ thống định vị GPS(NAVSTAR) của Hoa Kỳ hayGALILEO của Liên minh Châu Âu Số vệ tinh đang hoạt động là 24 vệ tinh,chuyển động trên bề mặt Quả đất theo 3 mặt quỹ đạo với góc nghiêng 64,80,

độ cao 19100 km Vệ tinh đầu tiên của GLONASS được Liên Xô đưa lên quỹđạo là ngày 12 tháng 10 năm 1982, đến ngày 24 tháng 9 năm 1993 được đưavào sử dụng chính thức

Cũng giống như GPS, chức năng chính của GLONASS là hệ thống điềuhướng cho xe hơi và hàng không Tuy nhiên, ban đầu nó được ngành quốcphòng của Nga dùng làm hệ thống dẫn đường trong các môi trường đòi hỏitốc độ cao như trong máy bay phản lực và tên lửa đạn đạo

GLONASS bắt đầu ra mắt vào cuối thập kỷ 70 của thế kỷ trước Banđầu, nó được sử dụng chủ yếu cho việc định vị thời tiết và đo vận tốc Tuynhiên sau sự sụp đổ của Liên Xô, đầu tư cho GLONASS bị cắt giảm khiến dự

án bị đình trệ Kết hợp với tuổi đời của vệ tinh ngắn (khoảng 3 năm), nên rất

ít người tin tưởng vào thành công của chương trình GLONASS Thế nhưng

mọi sự thay đổi vào năm 2011 khi Thủ tướng Nga Vladimir Putin tuyên bốcoi việc hoàn thành chương trình GLONASS là một ưu tiên quốc gia và đầu

tư ồ ạt cho dự án này, biến nó trở thành tổ hợp công nghệ tối quan trọng

Hình 1.9 Một vệ tinh trong hệ thống GLONASS(Nga)Nguyên lý hoạt động hệ thống GLONASS:

Hình 1.10 Nguyên lý hoạt động hệ thống GLONASSCũng giống như hệ thốngGPS(Hoa Kỳ) hay hệ thống GALILEO( Liênminh Châu Âu), hệ thống GLONASS cũng gồm 3 thành phần cấu tạo chính:

*Cơ sở hạ tầng không gian gồm các chòm sao vệ tinh Đây là các chòmcác vệ tinh đang hoạt động trên cùng hệ thống Chúng thường được đặt trêncác máy bay bay quanh quỹ đạo Trái đất hay còn gọi là các quỹ đạo bay Các

vệ tinh này tương tác với các mạng lưới định vị dưới mặt đất( thành phần thứhai), giúp tăng cường độ chính xác và tốc độ của các vệ tinh qua việc thu thậpcác thông tin đo đạc

*Các mạng lưới định vị dưới mặt đất lý tưởng nhất là trải đều thế giới đểđảm bảo độ chính xác Tuy nhiên với GLONASS, các mạng lưới định vị dướimặt đất chủ yếu nằm ở Nga, Brazil, Cubal và Châu Nam Cực Ngoài ra trongnăm 2014, GLONASS đã có thêm 7 mạng định vị dưới mặt đất nằm bênngoài lãnh thổ Nga.

*Các chòm sao vệ tinh và mạng lưới định vị dưới mặt đất tạo nên lướitam giác để xác định vi trí của thiết bị nhận Đây là thành phần quan trọng của

hệ thống GLONASS, dùng để các thiết bị nhân tương thích với GLONASSnhư Smarphone hay các hệ thống dẫn đường trên xe hơi Lưới tam giác(để đođạc vị trí) đươc thực hiện bởi một loạt tính toán dựa trên các nôi dung tín hiệugửi từ các vệ tinh Các tín hiệu này được gửi ở các khoảng thời gian chínhxác Các thiết bị nhận dùng GLONASS để định vị sẽ sử dụng các tín hiệu gửi

từ ít nhất 4 vệ tinh để tính toán vị trí, vận tốc, thời gian

Tiềm năng phát triển hệ thống GLONASS trong tương lai

Giới khoa học dự báo định vị toàn cầu qua vệ tinh sẽ sớm trở thành mộtphận trong cơ sở hạ tầng của các nước phát triển trong tương lai rất gần.Vì thếNga muốn nhanh chóng chiếm thị phần định vị toàn cầu trong thời giantới.Hiện tại GPS là hệ thống định vị toàn cầu duy nhất đã được lắp đặt hoànchỉnh.Tuy nhiên, hệ thống định vị của Mỹ có một số khiếm khuyết, nhưkhông hoạt động tốt ở nhiều vùng thuộc bán cầu bắc và không thể định vị ởBắc Cực Do 45% diện tích lãnh thổ Nga thuộc Bắc Cực, hệ thống Glonass cóvai trò vô cùng quan trọng đối với Nga

Nhiều quốc gia coi Glonass là sự thay thế hoàn hảo của GPS.Belarus, Ấn

Độ, Kazakhstan và Canada đã ký thỏa thuận sử dụng Glonass.Liên minh châu

Âu đang soạn thảo một thỏa thuận về Glonass với Nga.Các nước châu MỹLatinh và Ảrập cũng thể hiện sự quan tâm.Mặc dù vậy, giới chuyên gia cho

rằng GPS và Glonass không phải là đối thủ, mà sẽ hỗ trợ lẫn nhau.Trong vàinăm tới, một khách hàng có thể sử dụng hai hệ thống định vị cùng lúc.

Ngoài các hệ thống nêu trên, một số nước cũng phát triển các vệ tinhphục vụ riêng cho phần lãnh thổ của mình: Bắc Đẩu- COMPASS( TrungQuốc), IRNSS(Ấn Độ), QZSS(Nhật Bản),…

1.2.3 Định hướng phát triển của từng hệ thống định vị vệ

tinh trong tương lai.

Đang hoạt động:

* GPS: Hệ thống định vị toàn cầu GPS( Mỹ) bao gồm lên đến 32 vệ tinh

trong quỹ đạo chuyển động của nó, với số lượng chính xác của các vệ tinh khácnhau như các vệ tinh đã về hưu đươc thay thế bằng các vệ tinh mới hơn Hệthống đi vào hoạt động từ năm 1978, và được đưa vào sử dụng trên toàn cầu từnăm 1994, hiện đang là vệ tinh được sử dụng nhiều nhất trên thế giới

* GLONASS: Hệ thống định vị của Liên Xô trước đây, nay gọi là Liên

bang Nga Hệ thống được xây dựng năm 1980 Nguyên lý hoạt động của hệthống cũng giống như hệ thống GPS của Mỹ Từ khi hệ thống GLONASScủa Nga ra đời, làm tăng thêm các vệ tinh cho hệ thống định vị GPS của Mỹ,

có nghĩa là các vị trí có thể được cố định một cách nhanh chóng và chính xáchơn, đặc biệt trong khu vực xây dựng, nơi mà các vệ tinh GPS bị các tòa nhà

cao tầng che khuất Đến năm 2010, GLONASS đã đạt độ phủ trùm 100lãnh thổ của Nga và vào tháng 10 năm 2011, các chòm sao đầy đủ quỹ đạo 24

vệ tinh đã được phục hồi Các mẫu thiết kế của GLONASS dần được pháttriển và nâng cấp, và hiện nay phiên bản mới nhất là GLONASS –K

Đang trong giai đoạn hoàn thiện:

* GALILEO: Là hệ thống định vị toàn cầu (GNSS) hiện đang được tạo

ra bởi Liên minh Châu Âu(EU) và Cơ quan vũ trụ Châu Âu(ESA), có trụ sở

tại Prague ở Cộng hòa Czech, với hai trung tâm hoạt động mặt đất

Oberpfaffenhofen gần Munich(Đức) và Fucino (Italia).Một trong những

mục tiêu của GALILEO là cung cấp một hệ thống định vị chính xác cao bảnđịa, phủ trùm cả Châu Âu, độc lập với GLONASS của Nga và hệ thống GPScủa Mỹ, trong trường hợp họ bị vô hiệu hóa bởi các nhà khai thác của họ.Việc sử dụng cơ bản dịch vụ ( có độ chính xác thấp) GALIEO sẽ được miễnphí và mở cửa với tất cả mọi người, còn với độ chính xác cao sẽ thu tiềnthương mại dịch vụ GALILEO là nhằm cung cấp phép đo vị trí nằm ngang

và thẳng đứng trong phạm vi chính xác 1mét và các dịch vị định vị tốt hơn ởcao vĩ độ so với các hệ thống định vị khác

* Bắc Đẩu: Đây là hệ thống định vị của Trung Quốc Nó bao gồm hai

chòm sao vệ tinh riêng biệt – một hệ thống thử nghiệm giới hạn đó đã hoạtđộng từ năm 2000, và quy mô đầy đủ hệ thống định vị toàn cầu hiện đang

được xây dựng Các hệ thống Bắc Đẩu- 1 và Bắc Đẩu -2 đang dần được phát triển, trong đó hệ thống Bắc Đẩu -2 được cho là có nhiều ưu thế hơn hệ thống

trước Đây là hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu bao gồm 35 vệ tinh, được xâydựng từ tháng 1 năm 2015 Nó đã trở thành hoạt động của Trung Quốc vàotháng 12 năm 2012, với 10 vệ tinh sử dụng, và bắt đầu cung cấp dịch vụ chokhách hàng trong khu vực Châu Á – Thái Bình Dương vào tháng 12 năm

2012 Đây là kế hoạch phục vụ khách hàng trên toàn cầu khi hoàn tất năm2020

* IRNSS:Đây là hệ thống định vị của Ấn Độ ( Indian Regional Navigation), được sử dụng để cung cấp thời gian thực vị trí và thời gian

chính xác dịch vụ trên khắp Ấn Độ và khu vực mở rộng tới 1500km xungquanh Ấn Độ IRNSS có tổng số 7 vệ tinh, trong đó có 5 vệ tinh bay xungquanh quỹ đạo Các chòm sao trong bảy vệ tinh dự kiến đi vào hoạt động từnăm 2016 trở đi

CHƯƠNG 2 MỘT SỐ GIẢI PHÁP KỸ THUẬT NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC

HỆ THỐNG GNSS

2.1 MỘT SỐ HỆ THỐNG GNSS TĂNG CƯỜNG

2.1.1 Phân loại các hệ thống GNSS tăng cường.

Các hệ thống định vị GNSS tăng cường được thiết lập với mạng lưới các trạm tham chiếu và một hệ thống truyền phát số cải chính tới các máy thu của người sử dụng Căn cứ vào phương tiện truyền phát cải chính có thể phân thành các loại cơ bản sau:

Hệ thống hạ tầng cơ sở hỗ trợ tăng cường mặt đất (GBAS): Các hệthống DGPS( phương pháp định vị GPS vi phân) tăng cường từ cơ sở mặt đấtthường là các DGPS diện hẹp, cục bộ Trong một số trường hợp, người ta còn

sử dụng thuât ngữ viết tắt là GBAS hoặc GRAS để chỉ hệ thống định vị viphân tăng cường từ mặt đất, thường được thiết lập cho sân bay để điểu chỉnhcho máy bay hạ- cất cánh

Hệ thống hạ tầng cơ sở hỗ trợ tăng cường vệ tinh (SBAS): Các hệthống DGPS tăng cường từ cơ sở vệ tinh thường là các hệ thống DGPS diệnrộng hoặc DGPS toàn cầu

WADGPS có khả năng xử lý những bài toán phức tạp để tối ưu hóa sai

số nhận được từ một số ít trạm cơ sở trên mặt đất ở cách xa nhau được gọi là

hệ thống vệ tinh hỗ trợ SBAS Hiện tại hệ thống SBAS sử dụng các dữ liệuthông tin từ các vệ tinh địa tĩnh của GPS

b) Hệ thống WAAS của Mỹ.

WASS là hệ thống đồng phát triển chung của Cục giao thông quốc gia(United States Department of Transportation, DOT) và Cơ quan hàng khôngliên bang( Federal Aviation Administration, FAA) năm 1994[8]

Hệ thống vi phân WASS bao phủ toàn bộ các bang của Hoa Kỳ Vùng làmviệc của hệ thống được giới hạn bởi các tọa độ( Bảng 1- Tính đến tháng9/2007) Đến tháng 2/2008, hệ thống đã mở rộng một phần vùng hoạt độngsang các nước Mexico, Canada

Tọa độ giới hạn vùng làm việc của hệ thống vi phân WAAS, tính đến thàng 9/2007:

kiện thời tiết có sương mù dày đặc, tuyết rơi nhiều, được thực hiện bằng máybay LEARJET 35A cho việc hạ cánh, cất cánh theo cấp độ 3(Tiêu chuẩn củaICAO) tại phi trường Juneu, bang Alaska(Hoa Kỳ), độ chính xác tới centimet.

Hình 2.1 Mô hình hoạt động của hệ thống WASSCấu trúc, nguyên lý xây dựng và chức năng của hệ thống vi phân nàycũng bao gồm: Trạm không gian, trạm điều khiển và trạm sử dụng

Trạm không gian: bao gồm các vệ tinh truyền thong địa tĩnh đa nhiệmtruyền các thông tin hiệu chỉnh do các trạm WMS tạo ra cho trạm sử dụng

Trạm điều khiển (Trạm mặt đất): gồm các trạm kiểm tra (trạm theodõi hoặc trạm liên kết) thực hiện việc kiểm tra, theo dõi tình trạng và thu thập