Một số giải pháp hoàn thiện công tác quản lý chất lượng xăng dầu tại trung tâm hóa nghiệm xăng dầu quân đội

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - HOÀNG TIẾN ĐẠT LẤY MẪU VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU THƠNG DẢI TRONG MÁY THU ĐỊNH VỊ VỆ TINH TOÀN CẦU GALILEO Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử tin học LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS VŨ VĂN YÊM Hà Nội – 2012 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết luận văn kết thực tôi, không chép cơng bố tài liệu khác MỤC LỤC Danh mục kí hiệu, từ viết tắt 4  Danh mục thuật ngữ khoa học sử dụng 6  Danh mục hình vẽ 7  Lời mở đầu 9  Phần mở đầu 11  Lý chọn đề tài 11  Ý nghĩa khoa học đề tài 12  Mục đích nghiên cứu .12  Tình hình nghiên cứu nước .12  Giới hạn đề tài 18  Phương pháp nghiên cứu .18  Phương tiện nghiên cứu 18  Chương 1: TỔNG QUAN GNSS 19  1.1 Giới thiệu hệ thống định vị toàn cầu 19  1.2 Các hệ thống định vị toàn cầu 22  1.2.1 Hệ thống định vị toàn cầu GLONASS 22  1.2.2 Hệ thống định vị toàn cầu GPS 23  1.2.3 Hệ thống định vị toàn cầu Galileo 29  Chương 2: CÔNG NGHỆ SDR VỚI GNSS .40  2.1 Công nghệ SDR .40  2.2 Kiến trúc máy thu GNSS 43  2.2.1 Giới thiệu chung 43  2.2.2 GNSS anten .47  2.2.3 Bộ lọc 49  2.2.4 Khuếch đại .50  2.2.5 Trộn tần/tổ hợp tần số .50  2.2.6 ADC 52  2.2.7 Khối tiền xử lý GNSS ASIC .53  Chương 3: THIẾT KẾ MÁY THU GNSS 55  3.1 Sơ đồ khối hệ thống 55  3.2 Khối tiền xử lý 56  3.2.1 Khối tiền xử lý MAX2769 56  3.2.2 Khối tiền xử lý SE4110L 61  3.3 Phần xử lý tìm liệu định vị .65  3.3.1 Truyền ghi liệu 65  3.3.2 Kết định vị với MAX2769EVKIT+ 68  3.3.3 Kết định vị với SE4110L 82  Kết luận kiến nghị 84  Tài liệu tham khảo 85  Danh mục kí hiệu, từ viết tắt Kí hiệu, từ viết tắt Miêu tả, viết đầy đủ GPS Global Positioning System DGPS Differential Global Positioning System GNSS Global Navigation Satellite System FPGA Field Programmable Gate Array SDR Software Defined Radio SoC System on a Chip CDMA Code Division Multiple Access FDMA Frequency Division Multiple Access UTC Coordinated Universal Time WASS Wide Area Augmentation System ESA European Space Agency ADC Analog-to-Digital Converter DAC Digital -to-Analog Converter DDC Digital Down Converter DUC Digital Up Converter LNA Low-Noise Amplifier PA Power Amplifier BPF Band Pass Filter RF Radio Frequency IF Intermediate Frequency LO Local Oscillator VSWR Voltage Standing Wave Ratio RHCP Right-Hand Circular Polarization SNR Signal-to-Noise Ratio BW Band Width ASIC Application-Specific Integrated Circuit PGA Power Gain Control PLL Phase Lock Loop AGC Auto Gain Control MSB Most Significant Bit C/A Coarse/Acquisition IC Integrated Circuit Danh mục thuật ngữ khoa học sử dụng Thuật ngữ Nghĩa tiếng Việt Acquisition Dị tìm vệ tinh người sử dụng thu tín hiệu Tracking Bám theo tần số mã pha vệ tinh Google map Bản đồ số hãng Google Carrier Sóng mang Code Từ mã Navigation Định vị Pseudorange Khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu Fourier transform Biến đổi Fourier Channel Kênh truyền Danh mục hình vẽ Hình 0.1: Mơ hình máy thu định vị tồn SDR ĐH Aalborg 13  Hình 0.2: Kết acquisition vệ tinh GIOVE-A 13  Hình 0.3: Dữ liệu định vị từ vệ tinh GIOVE-A 14  Hình 0.4: Các chế độ ghi liệu GN3S Sampler .15  Hình 0.5: GN3S Sampler ver 3.0 ĐH Colorado 15  Hình 0.6 Kết acquisition với vệ tinh FM2 17  Hình 0.7 Kết tracking vệ tinh FM2 phần mềm Orbitron NavSAS .17  Hình 1.1 Quỹ đạo hệ thống định vị toàn cầu 19  Hình 1.2: Các vệ tinh GPS 20  Hình 1.3 Các tần số sử dụng định vị toàn cầu 21  Hình 1.4 Vệ tinh GLONASS-M .22  Hình 1.5 Cấu trúc hệ thống GPS .25  Hình 1.6: Máy thu GPS chuyên dụng tích hợp điện thoại thơng minh 26  Hình 1.7 Biểu tượng hệ thống Gallieo .29  Hình 1.8: Mơ hình điều chế tín hiệu Galileo 33  Hình 1.9: Mã trải phổ, sóng mang con, sóng mang tín hiệu kết điều chế BOC Hình vẽ khơng mơ tả liệu định vị 36  Hình 1.10: GPS C/A Galileo BOC(1,1) chia sẻ phổ L1 – 1575.42 Mhz 37  Hình 2.1 Hệ thống SDR 42  Hình 2.2: Sơ đồ khối DDC thực DSP FPGA 43  Hình 2.3 Sơ đồ máy thu trực tiếp 44  Hình 2.4 Máy thu lấy mẫu trung tần 45  Hình 2.5 Sơ đồ máy thu GNSS Kai Borre 46  Hình 2.6 Một số loại anten GNSS 47  Hình 2.7 Đặc tuyến lọc thơng dải 49  Hình 2.8 Giản đồ mẫu tín hiệu sau chuyển đổi tương tự - số .52  Hình 2.9 Sơ đồ khối SE4110L 53  Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống 55  Hình 3.2 Sơ đồ khối MAX2769 56  Hình 3.3 Đặc tuyến lọc thơng dải băng tần sở .57  Hình 3.4 Định dạng liệu đầu ADC 58  Hình 3.5 Giản đồ thời gian giao tiếp nối tiếp 58  Hình 3.6 Các trạng thái cấu hình trước MAX2769 59  Hình 3.7 Mạch nguyên lý máy thu GNSS với MAX2769 59  Hình 3.8 MAX2769EVKIT+ 60  Hình 3.9 Sơ đồ khối tiền xử lý máy thu GNSS MAX2769 61  Hình 3.10 Sơ đồ khối SE4110L 62  Hình 3.11 Sơ đồ khối tiền xử lý máy thu GNSS SE4110L 62  Hình 3.14 Tín hiệu MAG quan sát Oxilo 64  Hình 3.15 Tín hiệu SIGN Oxilo .64  Hình 3.16 Hoạt động ALVCH16373 65  Hình 3.17 Mạch đệm liệu 65  Hình 3.18 KIT ML507 Xilinx 67  Hình 3.19 Sơ đồ khối truyền liệu qua FPGA .67  Hình 3.20 Phần mềm ghi liệu máy tính 68  Hình 3.21 Cấu hình hệ thống thực tế .69  Hình 3.22 Sơ đồ xử lý liệu máy tính 69  Hình 3.23 Dữ liệu GPS thơ .70  Hình 3.25 Các vệ tinh tìm thấy trình Acquisition 72  Hình 3.26 Tần số Doppler 72  Hình 3.27 Lưu đồ thuật tốn tracking .73  Hình 3.28 Kết tracking .74  Hình 3.29 Từ Telematry( TLM) 75  Hình 3.32 Thời điểm bắt đầu khung liệu kênh 79  Hình 3.33 Kết định vị MATLAB 81  Hình 3.34 Kết định vị Google Earth 82  Hình 3.36 Kết acquisition SE4110L 83  Lời mở đầu Thời xa xưa người sử dụng thiên văn, la bàn đồ để xác định vị trí tìm đường chuyến thám hiểm khám phá miền đất lạ Tuy nhiên phải đến năm 1995, hệ thống định vị toàn cầu GPS Mỹ GLONASS Nga thức vào hoạt động, nhu cầu định vị dẫn đường giải cách Ngoài mục tiêu quân thiết kế ban đầu, hệ thống định vị ứng dụng rộng rãi hiệu nhiều lĩnh vực dân Ngày công nghệ định vị dẫn đường trở thành công nghiệp mang lại doanh thu hàng tỷ USD hàng năm phát triển mạnh mẽ Trước lợi ích to lớn hệ thống định vị toàn cầu, liên minh châu Âu tự xây dựng hệ thống định vị cho riêng Hệ thống có tên gọi Galileo, triển khai có dịch vụ tương lai gần SDR – Software Defined Radio hệ thống vô tuyến điều khiển phần mềm, sử dụng tảng phần cứng thống để cung cấp tiêu chuẩn thông tin, thay đổi kiểu điều chế tần số thông qua module phần mềm Một cách cụ thể, SDR tập hợp phần cứng phần mềm, vài tồn chức phần vơ tuyến thực điều khiển, thay đổi thông qua phần mềm firmware Các thiết bị FPGA (Field Programmable Gate Arrays), xử lý tín hiệu số DSP (Digital Signal Processor), hệ thống chip lập trình SoC (System on Chip) xử lý lập trình theo ứng dụng cụ thể khác Việc thiết kế hệ thống SDR mở khía cạnh lĩnh vực thơng tin liên lạc, trực tiếp gián tiếp góp mặt nhiều ứng dụng thiết thực lĩnh vực thông tin, quân dân Máy thu định vị tồn cầu phổ biến, dễ dàng mua với giá từ vài chục USD, nhiên có nhược điểm tương thích với hệ thống định vị thành phần thiết kế cứng, thay đổi Sự phát triển cơng nghệ có mặt ngày nhiều hệ thống định vị đặt yêu cầu cấp thiết máy thu định vị toàn cầu điều khiển phần mềm Với máy thu điều khiển phần mềm, người dùng dễ dàng chọn lựa hệ thống định vị mà muốn sử dụng, tần số khác trường hợp máy thu chuyển động nhanh 21 trường hợp máy thu đứng n Sau trộn tín hiệu với tần số sóng mang tạo ra, tất thành phần tín hiệu bình phương cộng lại Acquisition thực thủ tục tìm kiếm Với sai khác tần số, 1023 mã pha khác thử Khi tất mã pha tần số thử, việc tìm kiếm giá trị lớn thực Nếu giá trị lớn vượt ngưỡng, trình acquisition thơng báo tìm thấy vệ tinh tương ứng với tần số độ dịch pha Có phương pháp acquisition: phương pháp tìm nối tiếp, tìm song song theo tần số tìm song song theo mã pha tín hiệu Phương pháp tìm nối tiếp đơn giản cách thực thời gian thực lâu Hai phương pháp lại thực phức tạp cho kết nhanh chóng Ở thiết kế, ta sử dụng phương pháp tìm song song theo mã pha tín hiệu theo sơ đồ sau: Hình 3.24 Sơ đồ thuật tốn tìm song song theo mã pha tín hiệu Tín hiệu vào nhân với tần số sóng mang tạo từ tạo dao động Tín hiệu sau nhân biến đổi Fourier nhân với tín hiệu biến đổi Fourier, liên hợp phức mã giả ngẫu nhiên Sau tín hiệu qua biến đổi Fourier ngược, bình phương tìm thành phần lớn Thành phần lớn cho biết mã pha tần số tương ứng tín hiệu 71 Kết acquisition: Tại thời điểm ghi liệu tìm vệ tinh số 12, 18, 21 25 Tần số tương ứng vệ tinh lệch Khz, đảm bảo cho việc tính tốn vị trí vệ tinh Hình 3.25 Các vệ tinh tìm thấy trình Acquisition Hình 3.26 Tần số Doppler Dị tìm/Tracking Mục đích tracking giữ giá trị mã pha, tần số bám sát giá trị tín hiệu thay đổi theo thời gian Mã pha xác việc xác định khoảng cách giả ngẫu nhiên xác Việc tracking gồm hai phần, tracking mã tracking tần số sóng mang 72 - Tracking mã: thường tực vịng khóa trễ( DLL) với mã địa phương tạo so sáng tương quan với tín hiệu đến Ba mã tương ứng mã sớm, chuẩn muộn, khoảng cách mã 0.5 chip - Tracking tần số/pha sóng mang: bám theo pha hay tần số tín hiệu Tracking thực liên tục theo thay đổi tần số hàm thời gian Nếu thu việc tracking vệ tinh cần thực lại q trình acquisition Lưu đồ thuật tốn tracking: việc tracking thực mili giây( ms) tín hiệu thu Tracking Thốt N Khởi tạo mảng, lấy kết aquisition Y Tất kênh xử lý? N Y Tất liệu xử lý? Đọc ms Tính tốn vịng lặp, lọc cập nhật mã pha, tần số Tạo tín hiệu sin cos, trộn với băng tần sở Bộ tương quan PRN với thành phần IE, IP, IL, QP, QE, QL Tạo mã sớm, trễ Hình 3.27 Lưu đồ thuật tốn tracking Kết Tracking: Khối xử lý phần mềm tracking bám theo vệ tinh tách liệu định vị 73 Tracking Channel Tracking Channel Tracking Channel Tracking Channel Hình 3.28 Kết tracking Tách liệu Khi tín hiệu tracking, mã C/A tần số sóng mang loại bỏ khỏi tín hiệu cuối thu liệu định vị Giá trị liệu bit chu kì 20 ms Sau đọc 30s liệu, điểm bắt đầu khung cần tìm thấy để tìm thời điểm liệu truyền tín hiệu từ vệ tinh Khi thời gian việc truyền liệu tìm ra, liệu thiên văn cho vệ tinh giải mã sử dụng để tính tốn vị trí vệ tinh thời điểm truyền Điểm bắt đầu khung con( Preamble): Điểm bắt đầu khung đánh dấu chuỗi nhị phân bit, gọi preamble: 10001011 Bởi vịng lặp Costas, tín hiệu bị dịch pha 180 độ nên chuỗi trở thành 01110100 Preamble 74 tìm phương pháp tương quan Thành phần tương quan liệu vào mang giá trị -1 +1 Thành phần lại chuỗi bit preamble mang giá trị -1 +1 Bằng việc sử dụng -1 thay 1, đầu khối tương quan có giá trị xuất preamble -8 chuỗi preamble đảo ngược xuất Như ta tìm preamble Khi preamble tìm thấy, liệu khung tách ra, preamble bị đảo ngược chuỗi liệu phải đảo ngược Do hiệu ứng Doppler nên chiều dài bit liệu khơng xác 20 ms Qua thời gian ngắn chiều dài ảnh hưởng đến giá trị bit Vì vậy, tốt tìm preamble khoảng thời gian 1000 sps liệu từ tracking Tách liệu định vị: Mỗi khung liệu có chiều dài 300 bit, tương ứng với 10 từ 30 bit Cấu trúc từ đầu tiên( TLM) hình đây: Hình 3.29 Từ Telematry( TLM) Trong từ ln có mã kiểm tra chẵn lẻ để kiểm tra độ chuẩn xác liệu: 24 bit liệu, từ chưa bit kiểm tra chẵn lẻ Các từ cịn lại chứa thơng số, qua tính vị trí vệ tinh Các thông số thu từ liệu định vị: Toán tử Số bit IODE Crs 16* m ∆n 16* Semicircle/s µ0 32* Semicircle Cuc 16* Redian e 32 Dimensionless 75 Đơn vị Cus 16* Radian a 32 m1/2 toe 16 s Cic 16* radian Ω0 32* Semicircle Cis 16* radian i0 32* Semicircle Crc 16* m ω 32* Semicircle Tính tốn vị trí vệ tinh: Xét hệ trục tọa độ có tâm trái đất( ECEF) với trục X qua kinh tuyến Greenwich, trục Y vuông góc với trục X phía bên phải Trục Z song song với trục quay trái đất Các vệ tinh chuyển động từ Nam lên Bắc Quỹ đạo chuyển động vệ tinh theo quỹ đạo Kepler mơ tả hình đây: Hình 3.30 Quỹ đạo chuyển động vệ tinh theo Kepler Hình 3.31 thể hệ tọa độ mặt phẳng quỹ đạo với tâm tâm trái đất: 76 Hình 3.31 Quỹ đạo chuyển động vệ tinh hình elip Ta có: ξ = r cos f = a cos E − ae = a(cosE - e) b a η = r sin f = a sin E = b sin E = a − e2 sin E (3.2) (3.3) Quan hệ vị trí vector r với tâm trái đất C: ⎡ξ ⎤ ⎡ a (cos E − e) ⎤ ⎢ ⎥ r = ⎢⎢η ⎥⎥ = ⎢ a − e sin E ⎥ ⎥ ⎢⎣ζ ⎥⎦ ⎢⎢ ⎥⎦ ⎣ (3.4) Giản lược: ||r ||= a(1 − e cos E ) với a, e số, E thay đổi theo thời gian Gọi ||r|| khoảng cách hình học từ tâm trái đất C(0,0) đến vệ tinh Mặt khác ta có: n= T GM = 2π a3 (3.5) T: chu kì vệ tinh quay quanh trái đất GM = 3.986005.1014 m3/s2 Gọi t0 thời gian vệ tinh qua, µ (t ) = n(t − t0 ) Phương trình Kepler: E = µ + e sin E Từ phương trình ta có: f = arctan η − e sin E = arctan ξ cos E − e 77 (3.6) (3.7) (3.8) ⎡ rjk cos f jk ⎤ ⎢ ⎥ Trong hệ tọa độ Decart, vị trí vệ tinh xác định bởi: ⎢ rjk sin f jk ⎥ ⎢ ⎥ ⎣ ⎦ Vector quanh hệ trục tọa độ X, Y, Z theo phương trình 3D: R3 (−Ωjk ) R1 (−i kj ) R3 (−ω kj ) Ma trận quay quanh mặt phẳng XY goc phi trục Z ⎡ cos ϕ R3 (ϕ ) = ⎢⎢ sin ϕ ⎢⎣ sin ϕ cos ϕ 0⎤ ⎥⎥ ⎥⎦ (3.9) Tương tự, chiều quanh quanh trục X: ⎡1 ⎢ R3 (ϕ ) = ⎢ cos ϕ ⎢⎣ − sin ϕ ⎤ sin ϕ ⎥⎥ cos ϕ ⎥⎦ (3.10) Cuối cùng, tọa độ hình học vệ tinh k thời điểm tj ⎡ X k (t j ) ⎤ ⎡ rjk cos f jk ⎤ ⎢ k ⎥ k k k ⎢ k k ⎥ ⎢ Y (t j ) ⎥ = R3 (−Ωj ) R1 (−i j ) R3 (−ω j ) ⎢ rj sin f j ⎥ ⎢ Z k (t j ) ⎥ ⎢ ⎥ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦ (3.11) Các thông số biểu thức tính tốn từ thông số tách từ liệu vệ tinh: t j = t − toe µ j = µ0 + ( (3.12) GM + ∆n)t j a3 E j = µ j + e sin E j f j = arctan (3.13) (3.14) − e sin E j cos E j − e (3.15) ω j = ω + f j + Cωc cos 2(ω + f j ) + Cω s sin 2(ω + f j ) (3.16) rf = a (1 − e cos E j ) + Crc cos 2(ω + f j ) + Crs sin 2(ω + f j ) 78 (3.17) Tính tốn khoảng cách: Để tìm khoảng cách từ vệ tinh bám máy thu cần 12s liệu Khi máy thu nhận 12s liệu, liệu tương tuan với preamble từ TLM – từ khung Khi preamble tìm thấy, ta tìm thấy điểm bắt đầu liệu Hình vẽ sau vẽ điểm bắt đầu liệu vệ tinh: Hình 3.32 Thời điểm bắt đầu khung liệu kênh Thời gian truyền liệu từ vệ tinh đến trái đất 65-83 ms Vệ tinh gần trái đất vệ tinh tìm điểm bắt đầu khung sớm Như hình vẽ, vệ tinh có thời gian truyền 68 ms Nếu độ phân giải thời gian ms, tức ms tương ứng với 300 000 m Để tăng hiệu tính tốn khoảng cách, vịng lặp bám cần tìm thêm điểm bắt đầu mã C/A khung liệu, giảm độ sai số khoảng cách xuống 10 m Với việc tính tốn thời gian liệu truyền từ vệ tinh đến máy thu, ta tính khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu cách nhân thời gian với vận tốc truyền sóng biết Tính tốn vị trí máy thu Thời gian truyền vệ tinh k máy thu I kí hiệu Tki Gọi c vận tốc ánh sáng chân khơng, khoảng cách Pik tính: ti − tk = τ ik = Pi k c (3.18) Gọi thời gian GPS tGPS Đồng hồ vệ tinh k máy thu I lệch với thời gian GPS trên, gọi độ lệch là: 79 ti = t GPS + dti (3.19) tk = (ti − τ ik )GPS + dt k (3.20) Chúng ta sử dụng công thức dt k = a0 + a1 (t k − toe ) + để tính ephemeris (ti − τ ik )GPS = t k − ( a0 + a1 (t k − toe ) + ) (3.21) Vế trái tốn tử sử dụng tính vị trí vệ tinh Sắp xếp lại cơng thức ta có: tk = ti − Pi k c (3.22) Phương pháp bình phương tối thiểu: Phương pháp bình phương tối thiểu hệ thống có dạng Ax = b Ta có m hàng n cột với m > n, thông số biết b1, b2…bm biến x1, x2…xn Lựa chọn tốt gọi x chiều dài nhỏ vector lỗi e = b – Ax AT Axˆ = AT b xˆ = ( AT A) −1 AT b (3.23) Vector lỗi là: eˆ = b − Axˆ (3.24) ∑ Ma trận toán tử x xˆ = σ 02 ( AT A) −1 với σ 02 = eˆT eˆ m−n (3.25) Phương trình tuyến tính biết viết lại dạng vector: ⎡ X − X i ,0 Pi k = σ ik,0 + ⎢ − σ ik,0 ⎣⎢ k ⎡ ∆X i ⎤ Y − Yi ,0 Z − Z i ,0 ⎤ ⎢⎢ ∆Yi ⎥⎥ 1⎥ − − − cdt k + Tdk + I dk + edk ) ⎢ ⎥ Z ∆ σ ik,0 σ ik,0 i ⎦⎥ ⎢ ⎥ cdt ⎣ i⎦ k k (3.26) Chúng ta xếp lại dạng bình phương tối thiểu Ax = b: ⎡ X − X i ,0 ⎢− σ ik,0 ⎢⎣ k ⎡ ∆X i ⎤ Y − Yi ,0 Z − Z i ,0 ⎤ ⎢⎢ ∆Yi ⎥⎥ 1⎥ − − = Pi k − σ ik,0 + cdt k − Tdk − I dk − edk k k ⎢ ⎥ σ i ,0 σ i ,0 ⎥⎦ ∆Z i ⎢ ⎥ ⎣ cdti ⎦ k k Phương trình cuối cùng: 80 (3.27) ⎡ X − X 1,0 ⎢− σ i1,0 ⎢ ⎢ X2 −X 2,0 ⎢− ⎢ σ i ,0 Ax = ⎢ ⎢ X − X 3,0 ⎢− σ3 i ,0 ⎢ ⎢ X m − X m ,0 ⎢− σ im,0 ⎣⎢ Y − Y1,0 − σ i ,0 Y − Y2,0 − − − − σ i ,0 Y − Y3,0 σ i3,0 X m − X m,0 σ im,0 Z − Z1,0 σ i ,0 Z − Z 2,0 − − − σ i2,0 Z − Z 3,0 σ i3,0 X m − X m,0 σ im,0 ⎤ 1⎥ ⎥ ⎥ ⎡ ∆X ⎤ 1⎥ ⎢ i ,1 ⎥ ⎥ ∆Yi ,1 ⎥ = b−e ⎥⎢ ⎢ ⎥ Z ∆ i ,1 ⎥ ⎥ 1⎥ ⎢ cdt ⎥ ⎣ i ,1 ⎦ ⎥ 1⎥ ⎦⎥ (3.28) Nếu m >= có nghiệm, tức tìm tọa độ máy thu Kết định vị: Dữ liệu định vị ghi vào ngày 13.03.2012 cho kết quả: Kinh độ: 105’48’’46 Vĩ độ: 21’0’’33 Độ cao: 43.1 m Hình 3.33 Kết định vị MATLAB 81 So sánh với Google Earth: Sử dụng phần mềm google tìm đến tọa độ nơi thu để kiểm tra độ xác máy thu Kinh độ: 105’48’’10 Vĩ độ: 21’00’24 Hình 3.34 Kết định vị Google Earth Như kết định vị máy thu định vị toàn cầu cho kết sát với kết thu từ Google Earth 3.3.3 Kết định vị với SE4110L Với liệu ghi được, phát vệ tinh, nhiên tần số vệ tinh lệch nhiều, 100 Khz nên chưa thỏa mãn điều kiện acquisition Hình 3.35 Tần số vệ tinh acquisition 82 Hình 3.36 Kết acquisition SE4110L Khối tiền xử lý FPGA cung cấp liệu đầu trung tần, tần số lấy mẫu chuẩn, nhiên gặp vấn đề nhiễu nên chưa thể acquisition chuẩn, dẫn đến liệu ghi chưa thể định vị vị trí Việc thiết kế phần tiền xử lý tần số cao phức tạp có nhiều nhiễu ảnh hưởng đến tính chất tín hiệu: hai đường dây song song tạo tụ kí sinh, trở kháng thay đổi…Thêm vào đó, việc thiết kế mạch tần số cao yêu cầu phối hợp trở kháng nghiêm ngặt, nhiên Việt Nam chưa có sở đảm bảo thiết kế mạch trở kháng yêu cầu Ngồi ra, tài liệu SE4110L có số thơng tin khơng chuẩn xác, dẫn đến khó khăn việc thiết kế thành cơng khối tiền xử lý Tóm tắt chương Chương đưa mơ hình máy thu GNSS hồn chỉnh từ khối tiền xử lý, đệm xử lý liệu máy tính Khối tiền xử lý thiết kế chip thu GNSS tích hợp MAX2769 SE4110L Với MAX2769, sử dụng KIT nhà sản xuất nên kết định vị xác Thiết kế khối tiền xử lý với SE4110L chưa hoàn thiện có hạn chế thiết kế hiểu biết Với SE4110L, ta kiểm tra biên dạng tín hiệu đầu liệu GPS thơ Ngồi ra, việc acquisition tìm vệ tinh, nhiên tần số vệ tinh vượt 10 Khz nên chưa thể tracking, đưa kết cuối Việc đưa kết định vị xác khẳng định tính đắn chương trình truyền, ghi liệu thuật tốn xử lý máy tính 83 Kết luận kiến nghị Luận văn qua việc tìm hiểu hệ thống máy thu định vị toàn cầu đưa cấu hình máy thu GNSS điều khiển phần mềm hoàn chỉnh khối tiền xử lý khác Máy thu triển khai hai khối tiền xử lý khác nhau, liệu truyền ghi thành file máy tính Máy tính thực thuật tốn để tìm vị trí Máy thu sử dụng khối tiền xử lý với MAX2769 thành công, cho kết định vị xác Máy thu sử dụng khối tiền xử lý với SE4110L acquisition để tìm vệ tinh, dù tần số Doppler cịn lệch, kiểm tra biên dạng tín hiệu đầu Việc thu kết định vị xác khẳng định tính đắn thuật tốn xử lý máy tính Thời gian xử lý máy tính để đưa kết định vị dài, phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ xử lý máy tính, thuật tốn xử lý máy tính phức tạp Máy thu dừng lại việc thu giải mã tín hiệu GPS, tương lai cần thay đổi cấu hình chương trình phần mềm để giải mã tín hiệu GLONASS Galileo hệ thống vào sử dụng Với máy thu có này, người thiết kế thu giả mã tín hiệu từ vệ tinh Galileo quĩ đạo( việc thực thành công nhóm nghiên cứu Italy) Khối tiền xử lý tích hợp sẵn lọc trung tần thay đổi tần số trung tâm, băng thông, khối chuyển đổi tương tự - số, người thiết kế có điều khiển thông số để khối tiền xử lý thu tín hiệu Galileo hay GLONASS Thêm vào đó, người thiết kế cần thực thuật tốn để xử lý liệu tìm vị trí tín hiệu hệ thống Galileo hay GLONASS thiết kế khác với tín hiệu GPS Phần tiếp theo, chuyển phần xử lý máy tính xuống FPGA qua cơng cụ phụ trợ, việc xử lý máy tính phức tạp chưa thời gian thực Việc thực thi FPGA giúp hệ thống xử lý tín hiệu thời gian thực, nhanh nhỏ gọn Như vậy, tương lai, người dùng có máy thu GNSS điều khiển phần mềm nhỏ gọn chức vơ phong phú 84 Tài liệu tham khảo [1] Borre, Kai, Akos, Dennis, Bertelsen, Nicolaj, Rinder, Peter, & Jensen, Søren Holdt (2006), A Software- Defined GPS and Galileo Receiver: Single-Frequency Approach., Birkhäuser, Boston, MA [2] Akos, Dennis (1997), A Software Radio Approach to Global Navigation Satellite System Receiver Design, Ohio University, Athens, OH [3] Anonymous (2000) Application note: Selecting an A/D converter, Texas Instruments, focus.ti.com/lit/an/sbaa004/sbaa004.pdf [4] Nguyễn Quốc Trung , Xử lý tín hiệu lọc số, Nhà xuất khoa học kĩ thuật, 2003 [5] www.xilinx.com, truy cập cuối ngày 27/02/2012 [6]www.matlab.com, truy cập cuối ngày 27/02/2012 85 ... Tín hiệu tương tự sau chuyển sang dạng số khối chuyển đổi tương tự - số( ADC) đưa vào phần xử lý trung tần Khi xử lý trung tần, người dùng sử dụng khối xử lý số FPGA tạo khối DDC( digital down converter)... đổi tương tự - số, ta có tín hiệu trung tần 9.548 Mhz Như vậy, xử lý số trung tần việc xử lý tín hiệu GNSS tần số 9.548 Mhz, tốc độ lấy mẫu 38.192 MSPS, thấp nhiều so với tần số GHz lấy mẫu thẳng... thu GPS chất lượng cao, thiết bị đo khí tượng thiết bị liên lạc với trạm điều khiển trung tâm Dữ liệu GPS thu từ máy thu chất lượng cao dùng để hỗ trợ việc tính tốn quỹ đạo xác vệ tinh sai số thời