SBAS là hệ thống được thiết kế để hỗ trợ cho các hệ thống định vị vệ tinh hiện có trong việc xác định ra vị trí của người dùng. Nó được chia ra làm 4 phân hệ là phân hệ không gian, phân hệ mặt đất, phân hệ hỗ trợ và phân hệ người dùng như mô tả trên hình 3.6. Trong đó phân hệ không gian bao gồm các vệ tinh SBAS chuyển động trên các quỹ đạo địa tĩnh, các vệ tinh này làm đồng thời hai nhiệm vụ là cung cấp các thông tin để tạo ra bản tin dẫn đường tại phân hệ mặt đất và phát các tín hiệu SBAS tới các máy thu. Phân hệ mặt đất bao gồm mạng lưới các trạm quan sát để quan sát, trung tâm xử lý dữ liệu, trung tâm điều khiển vệ tinh SBAS và hệ thống thông tin liên lạc. Trong đó mạng lưới các trạm quan sát làm nhiệm vụ tổng hợp các thông tin từ các vệ tinh SBAS và các vệ tinh GPS, trung tâm xử lý dữ liệu có nhiệm vụ xử lý các dữ liệu từ các trạm quan sát để đưa ra được bản tin dẫn đường, trung tâm điều khiển vệ tinh SBAS có nhiệm vụ gửi bản tin dẫn đường mà trung tâm dữ liệu tạo ra tới các vệ tinh SBAS, hệ thống thông tin liên lạc làm nhiệm vụ giao tiếp giữa các khối trong phân hệ mặt đất. Phân hệ hỗ trợ làm nhiệm vụ sửa chữa, vận hành, đảm bảo cho hệ thống SBAS hoạt động ổn định. Phân hệ người dùng bao gồm các máy thu cần thu các tín hiệu SBAS để phục vụ cho mục đích xác định vị trí.
Các tín hiệu SBAS chứa các thông tin về sai số của quỹ đạo vệ tinh, sai số đồng hồ về tinh, trễ truyền sóng khi truyền qua tầng điện ly. Do đó nó sẽ hỗ trợ và nâng cao độ chính xác cho các hệ thống định vị vệ tinh. Chúng ta hoàn toàn có thể đạt được độ chính xác dưới 1m khi kết hợp SBAS với GPS. Ưu điểm của phương pháp này là máy thu cập nhật dữ liệu SBAS theo thời gian thực và các thông tin của tín hiệu SBAS có độ tin cậy cao hơn tín hiệu GPS nhờ vào việc tổng hợp thông tin từ cả vệ tinh SBAS và vệ tinh GPS và mật độ các antenna mặt đất của hệ thống SBAS lớn hơn mật độ các trạm antennas của hệ thống GPS xét trong phạm vi phủ sóng của hệ thống SBAS. Nhược điểm của phương pháp này là hệ thống SBAS chỉ
38
phủ sóng được trong phạm vi một vùng nhất định không giống như hệ thống GPS phủ sóng toàn bộ bề mặt trái đất. Hiện nay trên thế giới có 4 hệ thống SBAS là WAAS phủ sóng ở khu vực bắc mỹ, EGNOS phủ sóng ở khu vực châu âu, GAGAN phủ sóng ở khu vực Ấn Độ, MSAS phủ sóng ở khu vực châu á Thái Bình Dương như mô tả trên hình 3.7.
Hình 3.6 Cấu trúc hệ thống SBAS
(http://www.navipedia.net/index.php/SBAS_Fundamentals)
Hình 3.7 Các hệ thống SBAS trên thế giới (http://www.gemsys.ca/gps-dgps/)
39
CHƯƠNG 4. NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA GPS SỬ DỤNG MÃ SỬA SAI Ở TRẠM GỐC
Trong các yếu tố ảnh hưởng tới độ chính xác của hệ thống GPS thì ảnh hưởng của tầng điện ly là một trong những yếu tố gây ra sai số lớn nhất. Trong phạm vi của luận văn này, tác giả sử dụng tín hiệu SBAS có sử dụng mã chập để sửa sai sai số gây ra bởi tầng điện ly. Bởi vì các tín hiệu SBAS không phải lúc nào máy thu cũng có thể thu được nên tác giả trình bày phương pháp tính toán ước lượng trễ của tầng điện ly bằng mô hình thực nghiệm Klobuchar để giảm sai số do tầng điện ly gây ra đối với hệ thống GPS trong trường hợp máy thu không thu được tín hiệu SBAS. Để thực hiện nhiệm vụ trên, tác giả đã thiết kế một module GPS để đánh giá khả năng sửa sai khi có sử dụng tín hiệu SBAS có tích hợp mã sửa sai và trong trường hợp không sử dụng mã sửa sai. Ngoài ra, module GPS còn có nhiệm vụ thu thập các thông tin cần thiết cho việc ước lượng tính toán trễ của tầng điện ly như các hằng số Klobuchar, vị trí của module GPS, góc ngẩng của module GPS đối với từng vệ tinh. Bên cạnh đó, tác giả cũng sử dụng phần mềm U-Center để giải mã, hiển thị các thông tin mà module GPS thu được. Từ các thông tin mà U-Center cung cấp, tác giả sẽ tính toán ước lượng trễ của tầng điện ly bằng phần mềm do mình phát triển. Trong phần tiếp theo của luận văn, tác giả sẽ đi vào cụ thể từng bước để đánh giá khả năng sửa sai khi có sử dụng mã sửa sai và tính toán ước lượng ra trễ của tầng điện ly.