từ các điểm có tọa đỘ đã biết là các vỆ tỉnh.
2.4.2.2 Đo vi phân
Theo phương pháp này cần có một máy thu GPS có khả năng phát tín hiệu vo tuyến được đặt tại điểm có tọa độ đã biết (nó thường được gọi là máy cố định), đồng thời có máy khác ( được gọi là máy di động ) đặt ở vị trí cần xác định tọa độ, đó có thể là điểm cố định hoặc điểm di động như tàu thủy, máy bay, ôtô. Cả máy cố định và máy di động cần tiến hành đồng thời thu tín hiệu từ các vệ tinh như nhau. Nếu thông tin từ vệ tinh bị nhiễu thì kết quả xác định tọa độ của cả máy cố định và máy di động cũng đều bị sai lệch. Độ sai lệch này được xác định trên cƠ sở so sánh tọa độ tính ra theo tín hiệu thu được và tọa độ đã biết trước của máy cố định và có thể xem là như nhau cho cả máy cố định và máy di động. Nó được máy cố định phát đi qua sóng vô tuyến để máy di động thu nhận mà hiệu chỉnh kết quả xác định tọa độ của mình.
Ngoài cách hiệu chỉnh cho tọa độ, người ta còn tiến hành hiệu chỉnh cho khoảng cách từ vệ tỉnh đến máy thu. Cách hiệu chỉnh này đòi hỏi máy thu cố định có cấu tạo phức tạp và tốn kém hơn nhưng lại cho phép người dùng xử lý chủ động linh hoạt hơn.
Để đảm bảo độ chính xác cần thiết, các số hiệu chỉnh cần được xác định và chuyển nhanh với tần suất cao. Cũng với lý do này phạm vi hoạt động có hiệu quả của một máy thu cố định không phải là tùy ý, mà hạn chế ở bán kính từ một vài trăm đến năm bảy trăm kilômet. Người ta đã xây dựng các hệ thống GPS vi phân diện rộng cũng như mạng lưới GPS vi phân gồm mội số hệ thống gồm mội số trạm cố định để phục vụ nhu cầu định vị cho cả một lục địa hay đại dương với độ chính xác cỡ 10m. Phương pháp định vị GPS vi phân có thể đảm bảo độ chính xác phổ biến cỡ vài mét, và hơn thế nữa tới deximet. 2.4.3. Đo GPS tương đối
2.4.3.1 Nguyên lý đo GPS tương đối
Đo GPS tương đối là trường hợp sử dụng hai máy thu GPS đặt ở hai điểm quan sát khác nhau để xác định ra hiệu tọa độ vuông góc không gian (AX, AY, AZ ) hay hiệu tọa độ mặt cầu ( AB, AL, AH ) giữa chúng trong hệ tọa độ WGS-84.
Nguyên tắc đo GPS tương đối được thực hiện trên cơ sỏ sử dụng đại lượng đo là pha của sóng tải. Để đạt được độ chính xác cao và rất cao
chi kết quả xác định hiệu tọa độ ( hay vị trí tương hỗ ) giữa hai điểm xét người
ta đã tạo và sử dụng các sai phân khác nhau cho pha tải nhằm làm giảm ảnh hưởng của các nguồn sai số khác nhau nhƯ: sai số đồng hồ trên vệ tinh cũng như trên máy thu, sai sỐ tọa đỘ vệ tinh, sai sỐố nguyên đa trị....
Ký hiệu hiệu pha của của sóng tải từ vỆ tinh j được đo tại trạm quan sát r
vào thời điểm t¡ là ®¿ (t). Khi đó nều xét hai trạm 1 và 2 tiền hành quan sát đồng thời vệ tỉnh j vào thời điểm t:, ta có sai phân bậc một sau:
A®!()= A®4()— A®⁄“( )
Trong sai phân này hầu như không còn ảnh hƯởng của sai số đồng hồ trên vệ tỉnh . Nếu xét hai trạm tiễn hành quan sát đỒng thời hai vệ tỉnh j vào thời điểm f¡ ta có sai phân bậc hai:
A2@+““()=A®*( )—A@42()
Trong sai phân này hầu như không còn ảnh hưởng của sai số đồng hổ trên vệ tinh cũng như sai số của đồng hồ trong máy thu . Nếu xét hai trạm tiến hành quan sát đồng thời hai vệ tinh j, k vào thời điểm f¡, fj 1 ta có sai phân bậc ba:
A3®/* =A?4®*(.,)—A2@®2#*(¡)
Sai phân này cho phép loại trừ các sỐ nguyên đa trị. SỐ vệ tỉnh GPS xuất hiện trên bầu trời thường nhiều hơn 4, có khi lên tới 10 vệ tinh. Bằng cách tổ hợp theo tỪng cặp vệ tinh ta sẽ có rất nhiều trị đo. Không những thế khi đo tương đối các vệ tinh lại được quan sát trong một khoảng thời gian tương đối dài, thường từ nửa giờ đến vài ba giờ. Do vậy trên thực tế số lượng trị đo để xác định ra hiệu
tọa đỘ giữa hai điểm quan sát sẽ là rất lớn, và khi đó sỐ liệu đo sẽ được xử lý theo nguyên tắc bình phương nhỏ nhất.
2.4.3.2 Đo tĩnh
Phương pháp đo nh được sử dụng để xác định hiệu tọa độ
(hay vị trí tương hỗ) giữa hai điểm xét với độ chính xác cao, thường là nhằm đáp ứng yêu cầu công tác trắc địa - địa hình. Trong trường hợp này cần hai máy thu, một máy đặt ở điểm đã biết tọa độ, còn máy kia đặt ở điểm cần xác định. Cả hai
máy phải đồng thời thu tín hiệu từ một số vệ tinh chung liên tỤc trong một khoảng thời gian nhất định, thường là một đến hai ba tiếng đồng hồ. Số vệ tinh chung tối thiểu cho cả hai trạm quan sát là ba, nhưng thường được lấy là 4 để đề phòng trường hợp thu tín hiệu gián đoạn. Khoảng thời gian quan sát phải kéo dài là đủ cho đồ hình phân bố vệ tinh thay đổi mà từ đó ta có thể xác định được số nguyên ởa trị cúa sóng tải và đồng thời có nhiều trị đo nhằm đạt được độ
chính xác cao và ổn định cho kết quả quan sát.
Đây là phương pháp cho phép đạt được độ chính xác cao nhất trong việc
định vị tương đối bằng GPS, có thể cỡ xentimet, thậm chí milimet ở khoảng
Khoa Điện tử - Viễn thông Lớp:ĐHĐT-KI cách giữa hai điểm xét tới hàng chục và hàng trăm kilomet. Nhược điểm chủ yếu của phương pháp này là thời gian đo kéo dài hàng giờ, do đó năng suất thấp. 2.4.3.3 Đo động
Phương pháp đo động cho phép xác định vị trí tương, đối của hàng loạt điểm so với điểm đã biết trong đó tại mỗi điểm đo chỉ cần thu tín hiệu trong vòng một phút. Theo phương pháp này cần có ít nhất hai máy thu. Để
xác định số nguyên đa trị của tín hiệu vệ tinh, cần phải có một cạnh đáy đã biết được gối lên điểm đã có tọa độ. Sau khi đã xác định, sỐ nguyên đa trị được giữ nguyên để tính khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu cho các điểm đo tiếp sau trong suốt cả chu kỳ đo. NhỜ vậy, thởi gian thu tín hiệu tại điểm đo không phải là một tiếng đồng hồ như trong phương pháp đo tĩnh nữa mà chỉ còn là một
phút.
Với cạnh đáy đã biết, ta đặt một máy thu cố định ở điểm đầu cạnh đáy
và cho tiến hành thu liên tục tín hiệu vệ tỉnh trong suốt chu kỳ đo. Máy này được gọi là máy cố định. Ở điểm cuối cạnh đáy ta đặt máy: thứ 2, cho nó thu tín hiệu vệ tinh đồng thời với máy cố định trong vòng một phút. Việc làm
này gọi là khởi đo ( initiazation ), còn máy thứ 2 này được gọi là máy di động. Tiếp đến cho máy di động lần lượt chuyển đến các điểm đo cần xác
định, tại mỗi điểm dừng lại để thu tín hiệu trong: một phút, và cuối cùng quay trở về điểm xuất phát là điểm cuối cạnh đáy để khép tuyến đo bằng thu tín hiệu thứ hai cũng kéo dài trong một phút tại điểm này.
Yêu cầu nhất thiết của phương pháp là cả máy cố định và máy di động phải đồng thời thu tín hiệu liên tục tỪ ít nhất là 4 vệ tinh chung trong suốt chu kỳ đo. Vì vậy tuyến đo phải bố trí ở khu vực thoáng đãng tín hiệ thu không bị gián đoạn (cycle slip). Nếu xảy ra trường hợp này thì phải tiến hành khởi đo lại tại cạnh đáy xuất phát hoặc sử dụng một cạnh đáy khác được thiết lập dự phòng trên tuyến đo. Cạnh đáy có thể dài từ 2m đến 5km.
Phương pháp đo động cho phép đạt độ chính xác định vị tương đối không thua kém so với phương pháp đo tĩnh. Song nó lại đòi hỏi khá ngặt nghèo về
thiết bị và tổ chức đo để đảm bảo yêu cầu về đồ hình phân bố cũng như tín hiệu cỦa vệ tinh.