Tâm pha là một điểm nằm bên trong anten, là nơi tín hiệu GPS biến đổi thành tín hiệu trong mạch điện tử. các trị đo khoảng cách được tính vào điểm này. Điều này có ý nghĩa quan trọng, ở nhà máy chế tạo anten đã được kiểm định sao cho tâm pha trùng với tâm hình học của nó, tuy nhiên tâm pha thay đổi vị trí phụ thuộc vào đồ hình vệ tinh, ảnh hưởng này có thể kiểm định trước khi đo hoặc sử dụng mô hình tâm pha ở giai đoạn tính xủ lý. Quy định cần phải tuân theo là khi đặt anten cần dóng theo cùng một hướng và tốt nhất là sử dụng cùng một loại anten cho cùng một ca đo.
60
CHƯƠNG 4. THỰC NGHIỆM PHÂN TÍCH HIỆU SUẤT QZSS 4.1 Thông Số Thực Hiện Đánh Giá
Hiệu suất của QZSS được đánh giá bằng cách sử dụng dữ liệu từ mô phỏng triple frequency như sau:
- Tính sẵn có của hệ thống
- Độ chính xác của hệ thống
- Hiệu quả và độ tin cậy của hệ thống.
4.1.1 Dữ Liệu Định Vị
Dữ liệu định vị được sử dụng trong việc đánh giá có thể được chia thành hai loại:
- Dữ liệu quan sát điểm cố định
- Dữ liệu quan sát điện thoại di động
Hơn nữa, trọng điểm dữ liệu định vị và quan sát điện thoại di động là để thực hiện những điều sau đây được phân loại theo các điểm đa dạng và đa dụng, được đánh giá cho mỗi phân loại:
- Loại môi trường: thành phố, núi và rừng.
- Điều kiện bầu trời: điều kiện về tầm nhìn từ máy thu lên bầu trời (100% là hoàn toàn thoáng đãng không có vật cản nào và 0% là hoàn toàn tối thui).
4.1.2 Các Mục Đánh Giá
Đánh giá của thí nghiệm này là dành cho mục đích minh họa tác dụng bổ sung GPS do QZSS, các mục sau đây, được thực hiện bởi kết quả chỉ định vị GPS và so sánh các kết quả mà nó đã được thêm QZSS.
61
Bốn vệ tinh trong định vị đơn (số lượng vệ tinh nhìn thấy được yêu cầu cho định vị đơn) hoặc 5 vệ tinh (số lượng của vệ tinh nhìn thấy được yêu cầu cho định vị pha sóng tải) hoặc hơn trở lên là thời gian có thể định vị.
Tỷ lệ giờ FIX của định vị pha sóng tải
Đánh giá yếu tố thời gian giải pháp FIX thu được trong giai đoạn định vị pha sóng tải
Sắp xếp hình học
PDOP 6 với PDOP là hệ số suy giảm độ chính xác định vị yếu tố tọa độ không gian
Độ chính xác định vị
Lỗi định vị 10m
4.2 Cải thiện tỷ lệ thời gian có thể định vị
62
Bảng 4.1: Quan sát cố định, tỷ lệ thấy 4 vệ tinh trong các điều kiện môi trường và bầu trời
Tỷ lệ thấy 4 vệ tinh (%) Môi trường Thành Phố Tổng Núi Rừng Điều kiện bầu trời (%) 0-100 Số mẫu 25 1 247 162 12 32 27 22 528 GPS 99.93 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.0 100.00 100.00 GPS+QZSS 99.93 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00
Lượng cải tiến 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
0-25
Số mẫu 1 0 12 2 1 1 7 0 24
GPS 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00
GPS+QZSS 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00
Lượng cải tiến 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
25-50
Số mẫu 0 0 6 8 4 0 9 0 27
GPS 100.00 99.99 100.00 100.00 100.00
GPS+QZSS 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00
Lượng cải tiến 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00
50-75
Số mẫu 1 1 7 10 3 1 7 2 32
GPS 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00
GPS+QZSS 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00
Lượng cải tiến 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
75-100
Số mẫu 23 0 222 142 4 30 4 20 445
GPS 99.93 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00
GPS+QZSS 99.93 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00
63
Bảng 4.2: Quan sát cố định, tỷ lệ thấy 5 vệ tinh trong các điều kiện môi trường và bầu trời
Tỷ lệ thấy 5 vệ tinh (%) Môi trường Thành Phố Tổng Núi Rừng Điều kiện bầu trời (%) 0-100 Số mẫu 25 1 247 162 12 32 27 22 528 GPS 99.93 100.00 99.99 99.92 99.71 99.99 99.97 100.00 99.96 GPS+QZSS 99.93 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00
Lượng cải tiến 0.00 0.00 0.01 0.08 0.29 0.01 0.03 0.00 0.04
0-25
Số mẫu 1 0 12 2 1 1 7 0 24
GPS 100.00 99.99 99.97 100.00 99.89 99.97 99.98
GPS+QZSS 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00
Lượng cải tiến 0.00 0.01 0.03 0.00 0.11 0.03 0.02
25-50
Số mẫu 0 0 6 8 4 0 9 0 27
GPS 99.98 99.09 100.00 99.92 99.67
GPS+QZSS 100.00 99.99 100.00 100.00 100.00
Lượng cải tiến 0.02 0.90 0.00 0.08 0.33
50-75
Số mẫu 1 1 7 10 3 1 7 2 32
GPS 99.96 100.00 99.78 99.64 98.77 100.00 100.00 100.00 99.74
GPS+QZSS 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00
Lượng cải tiến 0.00 0.00 0.22 0.36 1.23 0.00 0.00 0.00 0.26
75-100
Số mẫu 23 0 222 142 4 30 4 20 445
GPS 99.93 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00
GPS+QZSS 99.93 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00
64
Bảng 4.3: Quan sát di động, tỷ lệ thấy 4 vệ tinh trong các điều kiện môi trường và bầu trời
Tỷ lệ thấy 4 vệ tinh (%) Môi trường Thành Phố Tổng Núi Rừng Điều kiện bầu trời (%) 0-100 Số mẫu 16 0 0 9 4 2 0 2842 2873 GPS 90.83 99.92 87.74 96.65 98.20 98.14 GPS+QZSS 93.07 100.0 95.13 99.03 99.30 99.25
Lượng cải tiến 2.24 0.08 7.39 2.38 1.10 1.11
0-25
Số mẫu 0 0 0 0 0 0 0 0 0
GPS GPS+QZSS Lượng cải tiến
25-50
Số mẫu 0 0 0 0 2 0 0 0 0
GPS 86.50 86.50
GPS+QZSS 94.51 94.51
Lượng cải tiến 8.01 8.01
50-75
Số mẫu 0 0 0 0 2 0 0 0 0
GPS 96.40 96.40
GPS+QZSS 99.43 99.43
Lượng cải tiến 3.03 3.03
75-100
Số mẫu 16 0 0 9 0 2 0 2842 2869
GPS 90.83 99.92 96.65 98.20 98.16
GPS+QZSS 93.07 100.0 99.03 99.30 99.26
65
Bảng 4.4: Quan sát di động, tỷ lệ thấy 5 vệ tinh trong các điều kiện môi trường và bầu trời
Tỷ lệ thấy 5 vệ tinh (%) Môi trường Thành Phố Tổng Núi Rừng Điều kiện bầu trời (%) 0-100 Số mẫu 16 0 0 9 4 2 0 2842 2873 GPS 87.07 99.88 74.78 89.27 95.73 95.65 GPS+QZSS 90.70 99.98 87.55 96.36 98.20 98.14
Lượng cải tiến 3.63 0.10 12.77 7.09 2.47 2.49
0-25
Số mẫu 0 0 0 0 0 0 0 0 0
GPS GPS+QZSS Lượng cải tiến
25-50
Số mẫu 0 0 0 0 2 0 0 0 2
GPS 72.45 72.45
GPS+QZSS 86.27 86.27
Lượng cải tiến 13.82 13.82
50-75
Số mẫu 0 0 0 0 2 0 0 0 0
GPS 90.95 90.95
GPS+QZSS 96.40 96.40
Lượng cải tiến 5.45 5.45
75-100
Số mẫu 16 0 0 9 0 2 0 2842 2869
GPS 87.07 99.88 89.27 95.73 95.68
GPS+QZSS 90.70 99.98 96.36 98.20 98.15
66
Bảng 4.5: Quan sát điểm cố định và di đông, tỷ lệ thấy 4 vệ tinh trong các điều kiện môi trường và bầu trời
Tỷ lệ thấy 4 vệ tinh (%) Môi trường Thành Phố Tổng Núi Rừng Điều kiện bầu trời (%) 0-100 Số mẫu 41 1 247 171 16 34 27 2864 3401 GPS 92.72 100.00 99.94 99.95 92.01 98.99 100.0 98.20 98.28 GPS+QZSS 94.60 100.00 100.00 100.00 96.83 99.71 100.00 99.30 99.28
Lượng cải tiến 1.78 0.00 0.06 0.05 4.82 0.72 0.00 1.10 1.00
0-25
Số mẫu 1 0 12 2 1 1 7 0 24
GPS 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00
GPS+QZSS 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00
Lượng cải tiến 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
25-50
Số mẫu 0 0 6 8 6 0 9 0 29
GPS 98.96 99.99 89.08 100.00 98.19
GPS+QZSS 100.00 100.00 95.56 100.00 99.29
Lượng cải tiến 1.04 0.01 6.48 0.00 1.10
50-75
Số mẫu 1 1 7 10 5 1 7 2 34
GPS 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00
GPS+QZSS 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00
Lượng cải tiến 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
75-100
Số mẫu 39 0 222 151 4 32 4 2862 3314
GPS 92.64 100.00 99.99 100.00 98.88 100.00 100.00 98.20
GPS+QZSS 94.44 100.00 100.00 100.00 99.68 100.00 100.00 99.28
67
Bảng 4.6: Quan sát điểm cố định và di đông, tỷ lệ thấy 5 vệ tinh trong các điều kiện môi trường và bầu trời
Tỷ lệ thấy 5 vệ tinh (%) Môi trường Thành Phố Tổng Núi Rừng Điều kiện bầu trời (%) 0-100 Số mẫu 41 1 247 171 16 34 27 2864 3401 GPS 89.74 100.00 99.68 99.54 83.87 96.77 99.97 95.74 95.78 GPS+QZSS 92.62 100.00 99.94 66.95 91.89 98.91 100.00 98.20 98.20
Lượng cải tiến 2.88 0.00 0.26 0.41 8.42 2.14 0.03 2.46 2.42
0-25
Số mẫu 1 0 12 2 1 1 7 0 24
GPS 100.00 99.99 99.97 100.00 99.89 99.97 95.74
GPS+QZSS 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 98.20
Lượng cải tiến 0.00 0.01 0.03 0.00 0.11 0.03 2.46
25-50
Số mẫu 0 0 6 8 6 0 9 0 29
GPS 96.67 99.09 77.72 99.92 95.71
GPS+QZSS 98.96 99.99 88.90 100.00 98.20
Lượng cải tiến 2.29 0.90 11.18 0.08 2.48
50-75
Số mẫu 1 1 7 10 5 1 7 2 34
GPS 9.96 100.00 99.78 99.64 98.77 100.00 100.00 100.00 95.74
GPS+QZSS 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 98.20
Lượng cải tiến 0.04 0.00 0.22 0.36 1.23 0.00 0.00 0.00 2.46
75-100
Số mẫu 39 0 222 151 4 32 4 2862 3314
GPS 89.63 100.00 99.97 100.00 96.42 100.00 100.00 95.79
GPS+QZSS 92.54 100.00 99.99 100.00 98.79 100.00 100.00 98.20
68
4.2.2 Kết quả đánh giá tỷ lệ thời gian có thể định vị
Bằng cách thêm QZSS đã cải thiện được tỷ lệ nhìn thấy bốn vệ tinh và năm vệ tinh, cũng như cải thiện được thời gian định vị.
Trong các điều kiện bầu trời tốt hơn thì tỷ lệ nhìn thấy vệ tinh là tốt hơn.
Hiệu quả cải thiện định vị di động rất rõ ràng, nhất là trong điều kiện bầu trời kém. Cho thấy khả năng định vị ổn định của QZSS.
Hình 4.1: Dữ liệu điểm quan sát cố định và số lượng vệ tinh được thấy trên đồ thị và hình ảnh bầu trời trong điều kiện bầu trời 0-25%
4.3 Cải thiện tỷ lệ FIX của định vị pha sóng tải
4.3.1 Tỷ lệ FIX
Lượng cải thiện (%): sự khác biệt giữa tỷ lệ thời gian trong trường hợp chỉ có GPS và có thêm QZSS
Ngưỡng định vị: cao hơn 15o, SNR = 35dbHz trở lên
Băng tần: L1+L2
4.3.2 Kết quả đánh giá
Trong điều kiện bầu trời quang đãng thì tỷ lệ cao hơn
Hiệu quả được nhìn trong được nâng cao, ngoại trừ một vài trường hợp ít mẫu không xuất hiện đáng kể, đặc biệt la trong điều kiện bầu trời ít hơn 50%
69
4.4 Cải thiện hình học
4.4.1 Tỷ lệ PDOP 6
Lượng cải thiện (%): sự khác biệt giữa tỷ lệ thời gian PDOP 6 khi chỉ có GPS và khi có thêm QZSS
Ngưỡng định vị: góc nhìn lớn hơn hoặc bằng 5o
70
Bảng 4.7: Tỷ lệ thời gian FIX trong điểm quan sát cố định
Tỷ lệ FIX (%) Môi trường Thành Phố Tổng Núi Rừng Điều kiện bầu trời (%) 0-100 Số mẫu 25 1 247 162 12 32 27 22 528 GPS 74.18 40.47 55.00 57.22 48.81 66.27 41.67 75.08 57.09 GPS+QZSS 74.51 40.52 55.29 57.56 48.26 67.51 45.75 76.65 57.68
Lượng cải tiến 0.33 0.05 0.29 0.34 -0.55 1.24 4.08 1.57 0.59
0-25
Số mẫu 1 0 12 2 1 1 7 0 24
GPS 19.94 26.65 42.53 36.40 16.98 28.76 28.87
GPS+QZSS 33.86 63.48 54.44 22.96 17.21 30.82 31.10
Lượng cải tiến 13.92 8.26 11.91 -13.44 0.23 2.06 2.23
25-50
Số mẫu 0 0 6 8 4 0 9 0 27
GPS 55.22 41.09 48.80 26.76 40.35
GPS+QZSS 63.48 42.85 48.86 31.92 44.42
Lượng cải tiến 8.26 1.76 1.66 5.16 4.07
50-75
Số mẫu 1 1 7 10 3 1 7 2 32
GPS 5.83 40.47 74.82 63.01 53.95 91.15 82.23 74.44 67.06
GPS+QZSS 5.83 40.53 73.97 63.36 54.25 99.92 89.91 76.21 68.89
Lượng cải tiến 0.00 0.05 -0.85 0.35 0.30 8.77 7.58 1.77 1.83
75-100
Số mẫu 23 0 222 142 4 30 4 20 445
GPS 78.01 55.48 58.09 51.39 67.53 30.03 76.11 58.68
GPS+QZSS 78.18 55.50 58.15 51.39 68.44 30.04 78.01 58.82
71
Bảng 4.8: Tỷ lệ PDOP 6 trong điểm quan sát cố định
Tỷ lệ PDOP 6 (%) Môi trường Thành Phố Tổng Núi Rừng Điều kiện bầu trời (%) 0-100 Số mẫu 25 1 247 162 12 32 27 22 528 GPS 98.71 99.80 99.84 98.37 97.92 93.19 98.66 99.93 98.92 GPS+QZSS 99.03 100.00 99.90 98.89 98.53 93.44 99.11 99.99 99.18
Lượng cải tiến 0.32 0.20 0.06 0.52 0.61 0.25 0.45 0.01 0.26
0-25
Số mẫu 1 0 12 2 1 1 7 0 24
GPS 89.10 99.25 97.93 99.60 98.51 98.03 98.54
GPS+QZSS 93.11 99.61 98.19 99.85 98.70 98.51 98.88
Lượng cải tiến 4.01 0.36 0.26 0.25 0.19 0.48 0.44
25-50
Số mẫu 0 0 6 8 4 0 9 0 27
GPS 98.28 91.70 98.13 98.69 96.20
GPS+QZSS 98.93 94.76 98.48 99.16 97.56
Lượng cải tiến 0.65 3.06 0.35 0.47 1.35
50-75
Số mẫu 1 1 7 10 3 1 7 2 32
GPS 98.08 99.80 98.76 98.81 94.44 100.00 98.46 100.00 98.54
GPS+QZSS 98.68 100.00 99.24 99.53 96.26 100.00 99.12 100.00 99.17
Lượng cải tiến 0.60 0.20 0.48 0.72 1.82 0.00 0.66 0.00 0.63
75-100
Số mẫu 23 0 222 142 4 30 4 20 445
GPS 98.86 99.94 98.77 99.92 92.56 100.00 100.00 99.15
GPS+QZSS 99.11 99.96 99.12 100.00 92.84 100.00 100.00 99.30
72
Bảng 4.9: Tỷ lệ PDOP 6 trong dữ liệu điểm quan sát di động
Tỷ lệ PDOP 6 (%) Môi trường Thành Phố Tổng Núi Rừng Điều kiện bầu trời (%) 0-100 Số mẫu 16 0 0 9 4 2 0 2842 2873 GPS 79.48 99.35 44.21 84.24 93.60 93.45 GPS+QZSS 80.36 99.88 49.79 87.69 95.20 95.05
Lượng cải tiến 0.88 0.53 5.58 3.45 1.60 1.60
0-25
Số mẫu 0 0 0 0 0 0 0 0 0
GPS GPS+QZSS Lượng cải tiến
25-50
Số mẫu 0 0 0 0 2 0 0 0 2
GPS 38.14 38.14
GPS+QZSS 44.19 44.19
Lượng cải tiến 6.05 6.05
50-75
Số mẫu 0 0 0 0 2 0 0 0 2
GPS 86.45 86.45
GPS+QZSS 88.70 88.70
Lượng cải tiến 2.25 2.25
75-100
Số mẫu 16 0 0 9 0 2 0 2842 2869
GPS 79.48 99.35 84.24 93.60 93.52
GPS+QZSS 80.36 99.88 87.69 95.20 95.11
73
Bảng 4.10: Tỷ lệ PDOP 6 trong dữ liệu điểm quan sát di động và cố định
Tỷ lệ PDOP 6 (%) Môi trường Thành Phố Tổng Núi Rừng Điều kiện bầu trời (%) 0-100 Số mẫu 41 1 247 171 16 34 27 2864 3401 GPS 83.48 99.80 99.11 97.55 62.93 90.66 98.66 93.61 93.61 GPS+QZSS 94.24 100.00 99.45 98.19 66.77 91.90 99.11 95.21 95.17
Lượng cải tiến 0.76 0.20 0.34 0.64 3.84 1.24 0.45 1.60 1.58
0-25
Số mẫu 1 0 12 2 1 1 7 0 24
GPS 89.10 99.25 97.93 99.60 98.51 98.03 93.60
GPS+QZSS 93.11 99.61 98.19 99.85 98.70 98.51 95.20
Lượng cải tiến 4.01 0.36 0.26 0.25 0.19 0.48 1.60
25-50
Số mẫu 0 0 6 8 6 0 9 0 29
GPS 93.49 91.70 49.60 98.69 93.53
GPS+QZSS 97.00 94.76 54.57 99.16 95.14
Lượng cải tiến 3.51 3.06 4.97 0.47 1.61
50-75
Số mẫu 1 1 7 10 5 1 7 2 34
GPS 98.08 99.80 98.76 98.81 94.44 100.00 98.46 100.00 93.61
GPS+QZSS 98.68 100.00 99.24 99.53 96.26 100.00 99.12 100.00 95.21
Lượng cải tiến 0.60 0.20 0.48 0.72 1.82 0.00 0.66 0.00 1.60
75-100
Số mẫu 39 0 222 151 4 32 4 2862 3314
GPS 83.33 99.94 98.70 99.92 89.79 100.00 100.00 93.67
GPS+QZSS 84.09 99.96 99.08 100.00 91.12 100.00 100.00 95.22
74
4.4.2 Kết quả đánh giá
Tỷ lệ thời gian PDOP 6 càng cao khi số lượng mẫu ít và điều kiện bầu trời cao
Trong dữ liệu quan sát điểm cố định lượng cải thiển là tương đối nhỏ, tỷ lệ thời gian PDOP 6 trong trường hợp chỉ có GPS là tương đối cao
Lượng cải thiện đáng kể hiệu quả hơn trong dữ liệu quan sát di động, đặc biệt là trong điều kiện bầu trời thấp và số lượng mẫu là nhỏ
4.5 Cải thiện độ chính xác định vị
4.5.1 Tỷ lệ điểm lỗi định vị thấp hơn hoặc bằng 10m
Lượng cải thiện (%): chênh lệch tỷ lệ lỗi định vị thấp hơn 10m giữa trường hợp chỉ sử dụng GPS và trường hợp có thêm QZSS
75
Bảng 4.11: Tỷ lệ lỗi định vị nhỏ hơn hoặc bằng 10m trong dữ liệu quan sát điểm cố định
Tỷ lệ lỗi định vị nhỏ hơn hoặc bằng 10m (%)