liệu lên vệ tinh. Dữ liệu bao gồm các bảng lịch và thông tin số hiệu chỉnh ựồng hồ vệ tinh trong thông báo hàng hảị
Hình 2.4: Các trạm ựiều khiển GPS
IỊ4.3. đoạn sử dụng (User segment):
đoạn sử dụng bao gồm các máy móc, thiết bị nhận thông tin từ vệ tinh ựể khai thác sử dụng cho các mục ựắch và yêu cầu khác nhau của người sử ựể khai thác sử dụng cho các mục ựắch và yêu cầu khác nhau của người sử dụng như: Dẫn ựường trên biển, trên không, trên ựất liền và phục vụ cho công tác ựo ựạc ở nhiều nơi trên thế giớị đó có thể là một máy thu riêng biệt, hoạt ựộng ựộc lập (trong ựịnh vị tuyệt ựối), hay một nhóm từ hai máy thu trở lên hoạt ựộng ựồng thời theo một lịch trình thời gian nhất ựịnh (trường hợp ựịnh vị tương ựối), hoặc có thể thu tắn hiệu GPS với một số thiết bị thu khác ựể thực hiện các kỹ thuật ựo ựộng thời gian thực (Real time Kinematic-RTK), ựo vi phân DGPS (Diferentital-GPS), ựo vi phân diện rộng WADGPS (Wide- Area-Diferentital-GPS).
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 19 Hình 2.5: Máy thu TRIMBLE 4600
IỊ5. Các ựại lượng ựọ
Việc ựịnh vị bằng GPS thực hiện trên cơ sở sử dụng hai dạng ựại lượng ựo cơ bản, ựó là ựo khoảng cách giả theo các code tựa ngẫu nhiên (C/A-code ựo cơ bản, ựó là ựo khoảng cách giả theo các code tựa ngẫu nhiên (C/A-code và P-code) và ựo pha của sóng tải (L1, L2).
IỊ5.1. đo khoảng cách giả theo C/A Ờ code và P Ờ code.
Code tựa ngẫu nhiên ựược phát ựi từ vệ tinh cùng với sóng tảị Máy thu GPS cũng tạo ra code tựa ngẫu nhiên ựúng như vậỵ Bằng cách so sánh code GPS cũng tạo ra code tựa ngẫu nhiên ựúng như vậỵ Bằng cách so sánh code thu từ vệ tinh và code của chắnh máy thu tạo ra có thể xác ựịnh ựược khoảng thời gian lan truyền của tắn hiệu code, từ ựó dễ dàng xác ựịnh ựược khoảng cách từ vệ tinh ựến máy thu (ựến tâm anten của máy thu). Do có sự không ựồng bộ giữa ựồng hồ của vệ tinh và máy thu, do có ảnh hưởng của môi trường lan truyền tắn hiệu nên khoảng cách tắnh theo khoảng thời gian ựo ựược không phải là khoảng cách thực giữa vệ tinh và máy thu, ựó là khoảng cách giả.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 20 Hình 2.6: Xác ựịnh hiệu số giữa các thời ựiểm
Nếu ký hiệu tọa ựộ của vệ tinh là xs, ys, zs; tọa ựộ của ựiểm xét (máy
thu) là x,y,z; thời gian lan truyền tắn hiệu từ vệ tinh ựến ựiểm xét là t, sai số không ựồng bộ giữa ựồng hồ trên vệ tinh và trong máy thu là ∆t, khoảng cách không ựồng bộ giữa ựồng hồ trên vệ tinh và trong máy thu là ∆t, khoảng cách giả ựo ựược là R, ta có phương trình:
Trong ựó, c là tốc ựộ lan truyền tắn hiệụ
Trong trường hợp sử dụng C/A-code, theo dự tắnh của các nhà thiết kế hệ thống GPS, kỹ thuật ựo khoảng thời gian lan truyền tắn hiệu chỉ có thể ựảm hệ thống GPS, kỹ thuật ựo khoảng thời gian lan truyền tắn hiệu chỉ có thể ựảm bảo ựộ chắnh xác ựo khoảng cách tương ứng khoảng 30m. Nếu tắnh ựến ảnh hưởng của ựiều kiện lan truyền tắn hiệu, sai số ựo khoảng cách theo C/A code sẽ ở mức 100 m là mức có thể chấp nhận ựược ựể cho khách hàng dân sự ựược khai thác. Song kỹ thuật xử lý tắn hiệu code này ựã ựược phát triển ựến mức có thể ựảm bảo ựộ chắnh xác ựo khoảng cách khoảng 3m, tức là hầu như không thua kém so với trường hợp sử dụng P-code vốn không dành cho khách hàng ựại trà. Chắnh vì lý do này mà trước ựây Chắnh phủ Mỹ ựã ựưa ra giải pháp SA ựể hạn chế khả năng thực tế của C/A codẹ Nhưng ngày nay do kỹ
tc c z z y y x x t t c R= +∆ = s − 2 + s − 2 + s − 2 + ∆ ) ( ) ( ) ( ) ( (2.1) 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 ∆t
∆δ Code do máy thu tạo ra
Code chuyền từ vệ tinh
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 21 thuật ựo GPS có thể khắc phục ựược nhiễu SA, Chắnh phủ Mỹ ựã tuyên bố bỏ nhiễu SA trong trị ựo GPS từ tháng 5 năm 2000.
IỊ5.2. đo pha sóng tảị
Các sóng tải L1, L2 ựược sử dụng cho việc ựịnh vị với ựộ chắnh xác caọ Với mục ựắch này người ta tiến hành ựo hiệu số giữa pha của sóng tải do caọ Với mục ựắch này người ta tiến hành ựo hiệu số giữa pha của sóng tải do máy thu nhận ựược từ vệ tinh và pha của tắn hiệu do chắnh máy thu tạo rạ Hiệu số pha do máy thu ựo ựược ta ký hiệu là Φ (0<Φ<2π).
Khi ựó ta có thể viết:
Trong ựó: R là khoảng cách giữa vệ tinh và máy thu; λ là bước sóng của sóng tải; λ là bước sóng của sóng tải;
N là số nguyên lần bước sóng λ chứa trong R;
∆t là sai số ựồng bộ giữa ựồng hồ của vệ tinh và máy thu;
N còn ựược gọi là số nguyên ựa trị, thường không biết trước mà cần phải xác ựịnh trong thời gian ựọ phải xác ựịnh trong thời gian ựọ
Trong trường hợp ựo pha theo sóng tải L1 có thể xác ựịnh khoảng cách giữa vệ tinh và máy thu với ựộ chắnh xác cỡ cm, thậm chắ nhỏ hơn. Sóng tải giữa vệ tinh và máy thu với ựộ chắnh xác cỡ cm, thậm chắ nhỏ hơn. Sóng tải L2 cho ựộ chắnh xác thấp hơn nhiều, nhưng tác dụng của nó là cùng với L1 tạo ra khả năng làm giảm ựáng kể tầng ựiện ly và việc xác ựịnh số nguyên ựa trị ựược ựơn giản hơn.
)( ( 2 t c N R− + ∆ Π = Φ λ λ (2.2)
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 22 Hình 2.7: Kỹ thuật giải ựa trị tại các máy thu
IỊ6. Các phương pháp ựịnh vị.
Các vệ tinh GPS bay vòng quanh Trái ựất hai lần trong một ngày theo một quỹ ựạo rất chắnh xác và phát tắn hiệu có thông tin xuống trái ựất. Các một quỹ ựạo rất chắnh xác và phát tắn hiệu có thông tin xuống trái ựất. Các máy thu GPS nhận thông tin này và bằng phép tắnh lượng giác tắnh ựược chắnh xác vị trắ của người dùng. Về bản chất máy thu GPS so sánh thời gian tắn hiệu ựược phát ựi từ vệ tinh với thời gian nhận ựược chúng. Sai lệch về thời gian cho biết máy thu ở cách vệ tinh bao xạ Với nhiều khoảng cách ựo ựược tới nhiều vệ tinh máy thu có thể tắnh ựược vị trắ của người dùng và hiển thị lên bản ựồ ựịên tử của máỵ Máy thu phải nhận ựược tắn hiệu của ắt nhất 3 vệ tinh ựể tắnh ra vị trắ hai chiều (kinh ựộ và vĩ ựộ) và ựể theo dõi ựược chuyển ựộng. Khi nhận ựược tắn hiệu của ắt nhất 4 vệ tinh thì máy thu có thể tắnh ựược vị trắ 3 chiều (kinh ựộ, vĩ ựộ và ựộ cao). Một khi vị trắ người dùng ựã tắnh ựược thì máy thu GPS có thể tắnh các thông tin khác, như tốc ựộ, hướng chuyển ựộng, khoảng hành trình, khoảng cách tới ựiểm ựến, thời gian mặt trời mọc, lặnẦ.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 23 Vậy tuỳ thuộc vào từng mục ựắch sử dụng mà chúng ta chia ra thành các phương pháp ựịnh vị khác nhau: - định vị tuyệt ựối