Tầng điện ly là lớp bên trên của khí quyển, nó là nơi chịu nhiều tác dụng của các bức xạ sóng ngắn của mặt trời và các bức xạ khác từ vũ trụ. Dó đó nó là nơi chứa nhiều ion và các điện tích tự do, dưới tác động của các ion và điện tích tự do
22
Thiết Kế Phát Triển Thuật Toán Nâng Cao Độ Chính Xác Của GPS Sử Dụng MãSửa SaiỞ
Trạm Gốc
này tín hiệu GPS sẽ bị trễ khi truyền qua tầng điện ly như mô tả trên hình 2.3. Tầng điện ly có độ cao từ 50km tới hơn 100km so với bề mặt trái đất, nhưng nơi diễn ra sự biến thiên mạnh mẽ của các ion và điện tích tự do nằm ở đỉnh của lớp F2 với độ cao từ 225km tới 400km so với bề mặt trái đất [3].
Trong trường hợp lý tưởng, tín hiệu GPS sẽ được truyền đi với vận tốc ánh
sáng. Nhưng khi nó xuyên qua tầng điện ly dưới sự tác động của các hạt mạng điện, tín hiệu GPS sẽ bị trễ hay nói cách khác vận tốc lan truyền của tín hiệu GPS trong tầng điện ly sẽ nhỏ hơn vận tốc ánh sáng. Tín hiệu GPS bị trễ nhiều hay ít phụ thuộc vào mật độ các hạt mang điện tích hay số TEC của tầng điện ly [10]. Ở những nơi khác nhau trên bề mặt trái đất thì ảnh hưởng của tầng điện ly tới quá trình lan truyền tín hiệu GPS tại các nơi đó cũng khác nhau, tín hiệu GPS chịu ảnh hưởng của tầng điện ly mạnh nhất ở những nơi gần xích đạo và 2 vùng cực. Ngoài ra, ảnh hưởng của tầng điện ly tới quá trình lan truyền tín hiệu GPS cũng thay đổi theo từng thời điểm trong một ngày và giữa các ngày trong một năm. Ban ngày tín hiệu GPS sẽ bị trễ lớn hơn so với ban đêm do chịu tác động của các bức xạ từ mặt trời [6].
Để cải thiện độ chính xác của hệ thống GPS thì chúng ta phải làm giảm hoặc triệt tiêu sai số mà tầng điện ly gây ra. Hiện nay có 3 phương pháp được dùng để làm giảm hoặc triệt tiêu sai số do tầng điện ly gây ra. Phương pháp thứ nhất là sử dụng mô hình Klobuchar để ước lượng ra sai số của tầng điện ly. Phương pháp này có thể làm giảm sai số của tầng điện ly xuống còn từ 2-5m. Phương pháp thứ
hai là sử dụng các máy thu 2 tần số, nhờ sự khác nhau về thời gian nhận được bản tin dẫn đường ở 2 tần số L1 và L2 chúng ta có thể tính toán ra được sai số của tầng điện ly. Phương pháp này có thể làm giảm sai số của tầng điện ly xuống còn
dưới 1m [8]. Phương pháp thứ ba là sử dụng các hệ thống hỗ trợ SBAS hoặc DGPS để sửa sai các sai số gây ra do tầng điện ly. Phương pháp này cũng có thể làm giảm sai số của tầng điện ly xuống còn dưới 1m.
Thiết Kế Phát Triển Thuật Toán Nâng Cao Độ Chính Xác Của GPS Sử Dụng MãSửa SaiỞ
Trạm Gốc
Hình 2.3 Ảnh hưởng của tầng điện ly đối với tín hiệu GPS (Macus G. Ferguson, 2000)