Câc phương tin giao thođng đường b sử dúng GPS ở hai nhĩm chính lă đ chính xâc thđp vă đ chính xâc cao. Mt văi ứng dúng cĩ theơ cĩ sẽ được mođ tạ mt câch ngaĩn gĩn ở đađy trước khi đưa ra câc kít quạ.
Hình 6.4. Câc ứng dúng với đ chính xâc thđp.
Trong câc ứng dúng đ chính xâc thđp (low accuracy applications), câc mây thu lă mt thănh phaăn cụa h thơng cĩ khạ nng tích hợp định vị thời gian thực cụa GPS với câc thođng tin được lưu trữ trong bạn đoă đeơ hieơn thị vị trí cụa phương tin đĩ tređn bạn đoă đin tử (electronic map) hoaịc đeơ hướng dăn phương tin đĩ đi baỉng con đường đi tơi ưu (optimized path). Khạ nảng trieơn khai những h thơng năy phú thuc văo giâ thănh mây thu vă hin tâi cĩ theơ âp dúng đơi với xe cứu thương, xe tại, taxi vă cĩ theơ lă ođtođ ray. Ứng dúng đ chính xâc cao (high accuracy applications) đeă cp ở đađy được dùng cho múc đích định vị chính xâc vă xâc định lực trĩng trường cụa trâi đđt. Ứng dúng thứ nhđt dùng GPS theo kieơu đo pha tương đơi. Câc thao tâc khạo sât cũng tương tự như những thao tâc dùng trong khạo sât quân tính, nghĩa lă từ mt vị trí biít trước cụa phương tin đường b, đi đín mt vị trí chưa biít vă dừng lâi đĩ mt thời gian ngaĩn roăi sau đĩ lâi đi đín mt đieơm chưa biít tiíp theo. Vic lp bạn đoă vector trĩng lực cĩ theơ thực hin baỉng câch sử dúng h quân tính INS hoaịc GPS. Trong những ứng dúng dâng năy, dâng tương đơi kít hợp cụa GPS được dùng đeơ cung cđp thođng tin định vị chính xâc đín INS. Khi đĩ câc b cạm biín quân tính cĩ theơ được dùng đeơ phât hin những thay đoơi trường trĩng lực vă đeơ vẽ mt maịt caĩt trĩng lực lieđn túc, câc trị cheđnh lch veă đ cao vă Geoid.
Vị trí hin tâi Đường đi tơi ưu
Bạn đoă sơ
Hình 6.5. Ứng dúng đ chính xâc cao.
6.4 CÂC ỨNG DÚNG TREĐN TĂU THUYEĂN
Câc ứng dúng veă bieơn yeđu caău thoạ mên cạ 3 cđp đ cụa đ chính xâc. Vđn đeă gaịp phại với câc ứng dúng tređn tău thuyeăn lă vic đït anten. Thođng thường anten luođn cao hơn trĩng tađm cụa phương tin đieău năy dăn đín gia tơc nten lớn vă cĩ những sai lch veă trị sơ trượt chu kỳ. Vì vy, trường hợp năy sử dúng phương phâp pha sẽ phú thuc văo vic giại băi tôn trượt chu kỳ. Maịt khâc, vic chuyeơn đng anten cũng lăm khĩ khn cho vic xâc định chính xâc quỹ đâo cụa phương tin di chuyeơn. Vì vy, đeơ đât được những đ chính xâc như câc phương tieđn tređn b vă tređn khođng thì phương tin đường thụy phại trang bị theđm mt sơ thiít bị khâc.
Câc ứng dúng cĩ đ chính xâc thđp lă câc ứng dúng GPS veă dăn đường tređn maịt nước. Thường dùng kieơu định vị tuyt đơi, sử dúng câc mây thu mê C/A giâ thănh thđp đeơ lăm tng đ kinh tí cho ứng dúng.
Câc ứng dúng cĩ đ chính xâc trung bình lă câc ứng dúng veă khạo sât thụy vn. Dùng phương phâp đo pha tương đơi theo thời gian thực. Đieău năy sẽ dăn đín câc vđn đeă veă nhiu vă trị sơ trược chu kỳ.
Câc ứng dúng cĩ đ chính xâc cao lă câc ứng dúng veă thâm hieơm địa vt lý, đ chính xâc yeđu caău từ 2-5 m với câc sơ đo địa chđn 3 chieău, vă tơc đoơ khoạng 10cm/s.
Bạng 6.2. Yeđu caău đ chính xâc cụa câc ứng dúng.
Ứng dúng Yeđu caău đ chính xâc
Dăn đường tređn bieơn 1 Km
Dăn đường dĩc bờ bieơn 50-100m
Xe dừng đeơ định vị Trâm thu
Tích hợp h thơng cạm biín
g trong lúc di chuyeơn. Trâm định vị
Beă maịt
g
GPS ISS
Khạo sât trĩng lực <10 cm/s
6.5 CÂC ỨNG DÚNG TREĐN MÂY BAY
Câc ứng dúng GPS hăng khođng yeđu caău cạ 3 cđp đ veă đ chính xâc tùy thuc yeđu caău ứng dúng. Những vđn đeă quan tađm trong hăng khođng hin nay lă phương phâp định vị trực tiíp hướng tới đ chính xâc khoạng 1m hoaịc nhỏ hơn. Khạ nng năy mở ra những ứng dúng mới trong lĩnh vực lượng ạnh, traĩc địa vă địa vt lý mă cho tới nay văn chưa được xĩt đín. Mt sơ ít trong sơ đĩ lă tam giâc ạnh khođng caăn đieơm khơng chí maịt đđt, đo trĩng lực vă đ cao hăng khođng, vă maịt caĩt địa hình baỉng laser hăng khođng.
Từ những quan đieơm veă hốt đng cụa mây bay, ta cĩ theơ phađn bit ứng dúng hăng khođng thănh hai lối: ứng dúng tređn mây bay cânh cơ định (fixed wing applications) vă ứng dúng tređn mây bay trực thng (helicopter apllications). Máy bay cánh cơ định lăm vic trong mođi trường đng lực oơn định vă phù hợp haău hít với câc ứng dúng cĩ đ cao lă haỉng sơ vă thời gian bieơu nhđt định. Nĩ chư nạy sinh vđn đeă khi cđt cânh vă lượn vịng tiíp đđt. Veă mây bay trực thng thì ngược lâi nhưng nĩ lâi d dăng thay đoơi tơc đ, đ cao vă d dăng cho vic tiíp đđt.
Trong cạ hai trøng hợp đeău phại xem xĩt tới vđn đeă đaịt anten. Tređn mây bay cânh cơ định anten thường được đaịt tređn thađn mây bay, nơi ít chịu ạnh hưởng cụa bĩng rađm vă đa phương(multipath). Đơi với mây bay trực thng lớn, anten cĩ theơ đaịt ở đưnh qt. Tuy nhieđn, đeơ lăm được vic năy thì ta phại chịu mt chi phí cao. Cịn với mây bay trực thng nhỏ thì cĩ theơ đaịt ở trúc cânh cađn baỉng cụa mây bay. Nhìn chung vic đaịt anten tređn mây bay trực thng lă rđt phức tâp.
Câc yeđu caău veă đ chính xâc đơi với câc ứng dúng tređn mây bay được lit keđ trong bạng dưới đađy:
Bạng 6.3. Yeđu caău đ chính xâc trong ứng dúng hănh khođng.
Ứng dúng Yađu caău đ chính xâc
Đo đ sađu baỉng Laser 15-20m
Định vị cứu sinh 10-15m
Tam giác ạnh 1-2m
Trĩng trường hăng khođng 2m chieău cao
10cm/s vn tơc
Định vị đieơm khơng chí <0.5m
Lát caĩt Laser <0.5m
6.5.1 Đo sađu Laser
Mt trong những h thơng hăng khođng đê được phât trieơn đeơ đo sađu vùng nước nođng lă mây đo sađu Lindar (lindar bathymetry). Mây goăm mt laser taăn sơ kĩp, mt taăn sođ phạn
xâ tâi maịt nước vă mt taăn sơ xuyeđn qua maịt nước vă phạn xâ tâi đây bieơn. Như vy đ sađu tâi đĩ được xâc định baỉng câch lđy hiu hai chieău cao đo được từ mây đo. Đeơ lp maịt caĩt đ sađu ta phại xâc định khoạng câch mây bay dưới dâng hăm thời gian. Maịc dù đê cĩ những h thơng dăn đường chính xâc tới 15-20m, GPS đïc trang bị cho câc ứng dúng, do nĩ cĩ theơ hốt đng ở những vùng xa xođi.
Hình 6.6. Ứng dúng đo đ sađu đây đâi dương.
6.5.2 Mây bay GPS định vị đng vă ứng lp bạn đoă hại dương hĩc
Đ sađu đây bieơn cĩ theơ được đo baỉng mây đo sađu Lindar, tuy nhieđn vic đo đ sađu sẽ bị ạnh hưởng khi gaịp hin tượng nước troăi (sea swell) hay hin tượng trieău cúc b (local tide) tređn bieơn. Đeơ khaĩc phúc hin tượng năy người ta sử dúng h thơng LADS (The Laser Airborne Depth Sounder) kít hợp với mt mây thu GPS định vị đng gaĩn tređn mây bay. Mây thu GPS định vị đng sẽ cung cđp đ cao cụa mây bay vă h thơng (LADS) sẽ đo khoạng câch từ mây bay tới maịt nước bieơn vă đ cao từ mây bay đín maịt nước bieơn. Đ cao maịt nước vă bạn đoă đ sađu được xâc định qua câc trị đo năy.
Tính khạ thi vă đ chính xâc cụa kỹ thut định vị đng GPS tređn ứng dúng mây bay phâm vi rng (long-range airborne application), kít hợp laser đo sađu vă kỹ thut LADS cung cđp cho ta khoạng câch từ mây bay tới beă maịt nước bieơn, cho phĩp lp bạn đoă hại dương hĩc với đ chính xâc cao.
Sự kít hợp hai kỹ thut tređn được sử dúng đeơ xađy dựng bạn đoă hại dương hĩc, níu đoơ cao maịt nước tređn ellipsoid lă haỉng sơ trong mt vùng nhỏ.
Trâm GPS tham chieđu (DGPS)
Maịt nước bieơn
Laser hai taăn sođ H Đây bieơn HMaịt nước
d: Đ sađu đây bieơn
Hình 6.7. Xâc định beă maịt nước bieơn baỉng kỹ thut tích hợp GPS-LADS
H thơng LADS dùng tia hoăng ngĩai đeơ xâc định khoạng câch từ mây bay tới maịt nước, với tơc đ lđy mău 168Hz. Dữ liu năy cĩ theơ kít hợp với đ cao quỹ đâo cụa mây thu GPS đeơ xâc định được đieơm thđp nhđt cụa maịt câch nước bieơn. Đ cao quỹ đâo GPS (HGPS) được tham chiíu đín ellipsoid WGS84 vă chieău cao laser cụa LADS (Hlaser) tham chiíu đín đieơm thđp nhđt cụa maịt nước. N lă đ câch bit cụa beă maịt Geoid địa phương (local Geoid). Vă Htide lă đ cao được nađng leđn bởi thụy trieău địa phương. Quan h cụa chúng được bieơu din như sau:
HGPS – Hlaser = Hswell + HTide + N
Trong đĩ:
HSwell: đ cao troăi leđn cụa nước bieơn.
Đeơ lối bỏ câc đ lch tuyín tính gađy ra bởi trị nhp nhaỉng người ta dùng câc phĩp ni suy (phaăn meăm noơi suy AUSLIG). Sau khi lối bỏ đ cao Geoid, mt phĩp tuyín tính được âp dúng đeơ lối bỏ câc sơ hâng haỉng vă sơ hâng đ dơc trong Hswell + HTide. Đieău năy cĩ nghĩa lă sơ hâng haỉng vă đ dơc sẽ được lối bỏ sau mi laăn chây. Tuy nhieđn cĩ theơ bỏ qua nĩ trong ứng dúng vì đ lch năy rđt nhỏ. Bước cuơi cùng lă lưu lâi giâ trị đ cao cụa Geoid. Từ đĩ suy ra đ cao maịt nước bieơn được xâc định.
6.5.3 Ứng dúng tređn mây bay trực thng lp maịt caĩt Laser
Ưu đieơm chụ yíu cụa vic dùng mây bay trực thng thay cho mây bay cânh cơ định lă tính cơ đng cụa lối mây bay năy. Tính đứng yeđn, di chuyeơn nhanh và yeđu caău khoạng khođng gian nhỏ đeơ hâ cânh mở ra những khạ nng những ứng dúng mới cho mây bay trực thng, Sử dúng lối mây bay năy ta cĩ theơ định vị vt theơ hoaịc vị trí khođng theơ hâ cânh như định vị câc phao noơi hay câc vị trí trong rừng rm.
HGPS HLaser
Hswell HTide
N
Geoid Ocean swells Mặt nước
trung bình Quỹ đâo
máy bay
Cĩ theơ lp maịt caĩt tâi câc vùng cĩ địa hình nhđp nhođ mt câch d dăng. Nhieău kỹ thut traĩc địa quân tính hin đang sử dúng tređn mây bay trực thng được thay thí baỉng câc kỹ thut GPS.
Đeơ định vị đieơm khơng chí vă lp maịt câch địa hình baỉng laser, caăn phại đât đ chính xâc khoạng 0.5m. Đieău năy địi hỏi dùng phương phâp đo pha tương đơi hoaịc mt phương phâp tích hợp thích hợp. Phương phâp đo pha tương đơi hoaịc kít hợp tương đơi đụ chính xâc đeơ dùng cho ứng dúng nhưng ta caăn phại lưu ý tới tư thí bay cụa trực thng. H tích hợp lă tơt nhđt cho ứng dúng này.
Hình 6.8. Lp mođ hình maịt caĩt địa hình baỉng kỹ thut Laser-GPS
Tùy thuc văo câc ứng dúng yeđu caău đ chính xâc mă ta chĩn phương phâp cũng như mođ hình cụa GPS đeơ âp dúng. Đieău năy mn nĩi raỉng ta phại đạm bạo được đ chính xác cụa GPS phại cao hơn hoaịc baỉng với yeđu caău đ chính xâc cụa ứng dúng. Tđt nhieđn cũng khođng neđn dùng câc phương phâp cĩ đ chính xâc cao đeơ âp dúng câc ứng dúng địi hỏi đ chính xâc vừa phại đeơ trânh vic lêng phí khođng caăn thiít.
Maịt caĩt Laser
Tăi Liu Kham Khạo
[01] DAVID WELLS,‘GPS Positioning‘, Canadian GPS Associates, 1986-1987. [02] TRIMBLE, ‘Trimble Servey Controller Reference Manual’.
[03] LEĐ VN HƯNG: ‘Soơ tay định vị GPS’, Nhă xuđt bạn Khoa hĩc Kỹ thut, 1997. [04] JEFF HURN: ‘GPS a Guide to the Next Utility’, Trimble Navigation, 1989.
[05] Michael Kennedy,‘Global Positioning System and GIS: An Introduction‘, Ann Arbor Press, Inc.
[06] GPS WORLD MAGAZINE, tháng 2 - 1996. [07] GPS WORLD MAGAZINE, tháng 7 - 1998. [08] GPS WORLD MAGAZINE, tháng 2 - 2001. [09] GPS WORLD MAGAZINE, tháng 7 - 2001. [10] GPS WORLD MAGAZINE, tháng 10 - 2001. [11] GPS WORLD MAGAZINE, tháng 11 - 2001. [12] GPS WORLD MAGAZINE, tháng 1 - 2002. [13] GPS WORLD MAGAZINE, tháng 2 - 2002. [14] GPS WORLD MAGAZINE, tháng 3 - 2002. [15] GPS WORLD MAGAZINE, tháng 10 - 2002. [16] GPS WORLD MAGAZINE, tháng 11 - 2002. [17] GPS WORLD MAGAZINE, tháng 12 - 2002.