Hệ thống định vị GPS và độ chính xác của nó

MỤC LỤC

Cách thức làm việc của hệ thống GPS .1 Hoạt động của GPS

Độ chính xác của hệ thống GPS

Các máy thu 12 kênh song song (của Garmin) nhanh chóng khoá vào các quả vệ tinh khi mới bật lên và chúng duy trì chắc chắn liên hệ này, thậm chí trong tán lá rậm rạp hoặc thành phố với các toà nhà cao tầng. Tình trạng nhất định của khí quyển và các nguồn gây sai số khác có thể ảnh hưởng tới độ chính xác của máy thu GPS. Các máy thu mới hơn với khả năng WAAS (Hệ Tăng Vùng Rộng, Wide Area Augmentation System) có thể tăng độ chính xác trung bình tới dưới 3 mét.

Người dùng cũng có thể có độ chính xác tốt hơn với GPS Vi sai (Differential GPS, DGPS) sửa lỗi các tín hiệu GPS để có độ chính xác trong khoảng 3 đến 5 mét. Cục Phòng vệ Bờ biển Mỹ vận hành dịch vụ sửa lỗi này. Hệ thống bao gồm một mạng các đài thu tín hiệu GPS và phát tín hiệu đã sửa lỗi bằng các máy phát hiệu. Để thu được tín hiệu đã sửa lỗi, người dùng phải có máy thu tín hiệu vi sai bao gồm cả ăn-ten để dùng với máy thu GPS của họ. 1.4.4 Những nguồn lỗi ảnh hưởng đến tín hiệu GPS. Hệ thống GPS đã được thiết kế để ngày càng chính xác, tuy nhiên trên thực tế vẫn còn có những lỗi. sau đây có một vài nguồn lỗi được bàn tới:. a) Điều kiện khí quyển. Cả tầng điện ly lẫn tầng đối lưu đều khúc xạ những tín hiệu GPS. Nó gây ra sự thay đổi về tốc độ của tín hiệu trong tầng điện ly và tầng đối lưu khác so với tốc độ tín. hiệu GPS trong không gian. Bởi vì vậy, khoảng cách tính toán bằng “tốc độ x thời gian” sẽ khác nhau. b) Lỗi do sự giao thoa tín hiệu GPS. Do sự phản xạ từ các vật cản làm cho tin hiệu GPS giao thoa với nhau làm cho các thiết bị thu GPS sẽ thu được tín hiệu lỗi. Hình 1.10 Lỗi do giao thoa tin hiệu GPS c) Lỗi do sự di chuyển của thiết bị GPS. Do trong qua trình thu tín hiệu GPS các thiết bị GPS di chuyển sẽ xảy ra sai số cỡ khoảng 5 -> 15m.

Chuẩn NMEA

  • Một số đoạn mã theo chuẩn NMEA để xác định vị trí

    Thêm vào đó chuẩn NMEA cho phép những nhà sản xuất tự định nghĩa những đoạn mã sở hữu riêng cho mình nhằm bất kỳ mục đích nào mà thấy chúng thích hợp. Dữ liệu của nó chỉ là dạng mã ASCII và có thể mở rộng qua nhiều đoạn mã khác nhau trong những thể hiện riêng nhưng bình thường thì hoàn toàn được chứa trong độ dài đoạn mã. Dữ liệu có thể thay đổi trong số lượng của thông báo chính xác chứa đựng bên trong, ví dụ: thời gian có thể tăng lên đến nhưng phần 10 của 1 giây hoặc vị trí có thể chỉ ra với 3 hoặc 4 số sau số thập phân.

    Có một sự chuẩn bị để kiểm tra tổng thể vào lúc cuối ở mỗi đoạn lệnh, mà cũng có thể hoặc có thể không được kiểm tra bởi tùy vào cách đọc dữ liệu. Chúng cũng tương thích với hầu hết cổng nối tiếp của máy tính, sử dụng giao thức RS232, tuy nhiên nghiêm túc mà nói, tiêu chuẩn NMEA không phải là RS232. Tốc độ kết nối có thể điều chỉnh theo một số mẫu nhưng theo tiêu chuẩn NMEA là 4800 bit/giây với 8 bít dữ liệu, không bít chẵn lẻ và có 1 bít dừng (bit stop).

    Chính vì lý do này, một số đơn vị chỉ gửi thông tin cập nhập trong 2 giây một lần hoặc chuyển dữ liệu mỗi giây một lần trong khi vẫn bảo đảm dữ liệu khác cũng sẽ được gửi đi trong thời gian đó. Một số đoạn mã có thể được gửi đi chỉ trong một khoảng thời gian đặc biệt của thiết bị thu như vậy trong khi một đường truyền mà các thiết bị gửi khác luôn gửi các đoạn mã và chỉ vô hiệu hóa ở ngoài những giá trị. Một số chương trình không thể làm như vậy, tuy nhiên nhưng chúng sẽ lấy một dòng dữ liệu làm mẫu, sau đó sử dụng dữ liệu này để hiển thị trên màn hình và sau đó lại lấy mẫu dữ liệu.

    Dây thứ 3, đầu vào dữ liệu, sẽ phải dùng đến nếu muốn thiết bị thu cho phép dữ liệu đi vào dây cáp đó để tải một điểm hoặc gửi dữ liệu DGPS tới thiết bị thu. Một số thiết bị thu đặt lệnh bên trong một đơn vị, quy định 1 khối có thể chọn lựa một lượng nhỏ trong số tất cả các đoạn mã hoặc, trong một số trường hợp, thậm chí các đoạn mã độc lập để gửi đi. Thay vì nhận, đơn vị chỉ kiểm tra tổng dữ liệu được gửi đi và bỏ qua dữ liệu nếu kiểm tra tổng thể đưa ra con số sai lệch, dữ liệu sẽ được gửi lại lần sau.

    Thêm vào đó, một số thiết bị nhận GPS có thể bắt chước các thiết bị nhận Loran-C bằng cách đưa ra tiền tố LC trong một số thông điệp của chúng, do vậy chúng có thể được sử dụng để tích hợp với thiết bị chấp nhận tiền tố này thay vì chấp nhận tiền tố GP. • PSLIB (beacon receiver control). Nhớ rằng Garmin chuyển đổi LAT/LON và phối hợp với dữ liệu đã được chọn lựa khi gửi dữ liệu. Điều này được thể hiện trong đoạn mã thuộc sở hữu PGRMM. Nó cũng giúp các chương trình sử dụng đồ thị với dữ liệu khác nhưng không phải là chuẩn NMEA. Nên chắc chắn và lập dữ liệu WGS84 vào các đơn vị của Garmin khi giao tiếp với thiết bị theo chuẩn NMEA khác. Một số thiết bị cũng hỗ trợ chuẩn đầu vào NMEA. Mặc dù không có nhiều chương trình hỗ trợ theo chuẩn này nhưng nó cung cấp cách thức chuẩn này để cập nhật hoặc bổ sung điểm mốc và lộ trình dữ liệu. Lưu ý rằng, không có sự móc nối hay lệnh trong chuẩn NMEA do vậy bạn chỉ cần gửi dữ liệu vào những đoạn mã chính xác và đơn vị sẽ chấp nhận dữ liệu và bổ sung hoặc ghi đè thông tin trong bộ nhớ. nếu dữ liệu không được định dạng đúng, dữ liệu đó sẽ dễ bị bỏ qua. Trình tự trả về trên một dòng nối tiếp bắt buộc phải có. Ví dụ, nếu đoạn mã dữ liệu giống nhau, bạn sẽ ghi chồng lên dữ liệu đã có mà không được cảnh báo trước. Cấu trúc một đoạn mã cần phải giống với cấu trúc mà thiết bị tải xuống tải xuống. Vì vậy bạn có thể lưu giữ đoạn mã WPL từ một thiết bị và sau đó gửi đoạn mã mẫu này tới thiết bị khác, nhưng cần phải cẩn thận vì hai thiết bị phải hỗ trợ nhiều đoạn mã khác nhau với độ dài khác nhau khi thiết bị nhận có thể cắt xén những đoạn mã này và viết chồng lên một đoạn mã ngẫu nhiên. Nếu bạn muốn tạo ra một đoạn mã từ rất nhiều các. đoạn mã khác nhau, bạn nên tạo một đoạn mã kiểm tra chính xác. Phải chắc chắn là bạn biết và đã từng đặt thiết bị vào dữ liệu chính xác. Nhiều thiết bị hỗ trợ đầu vào cho những đoạn mã kiểu WPL và một vài thiết bị cũng hỗ trợ RTE. Trong đầu vào NMEA, thiết bị thu lưu trữ thông tin dựa sau khi đã hiểu bản thân đoạn mã đó. Tuy một số thiết bị thu nhận đầu vào theo chuẩn NMEA, đầu vào này chỉ có thể cập nhật một điểm đầu hoặc thực hiện các chức năng tương tự và không gửi lệnh tới thiết bị. Các đoạn mã thuộc đầu vào sở hũu có thể dùng để gửi lệnh. Vì giao thức Magellan upload và dowload dựa trên cấu trúc đoạn mã chuẩn NMEA, nó hỗ trợ thông báo WPL đã sửa đổi, những thông báo này có thể thêm lời dẫn giải, độ cao và dữ liệu dạng biểu tượng. Một số thiết bị hàng hải có thể chấp nhận đầu vào cho các thông số như độ sâu hay nông của nước dựa vào những đoạn mã DPT hoặc MTW để tính ra nhiệt độ nước. Những thiết bị khác có thể sử dụng đoạn mã đầu vào theo chuẩn NMEA để cung cấp dữ liệu khởi tạo qua các đoạn mã thuộc sở hữu hoặc chọn lựa đoạn mã NMEA chuẩn nào đó làm đầu ra. Những đoạn mã NMEA quan trọng nhất bao gồm GGA, RMC, GSA. • GGA cung cấp dữ liệu hiện thời. • RMC cung cấp những đoạn mã thông tin về thiết bị thu GPS một cách tối thiểu. • GSA cung cấp dữ liệu về tình trạng vệ tinh. a) GGA – dữ liệu thiết yếu được cung cấp dưới dạng 3 chiều và chính xác cao.

    Ngôn ngữ lập trình C#