Với công nghệ hiệu chỉnh thời gian thực, dựa trên các phương pháp định vị máy đo sử dụng phương pháp tuyệt đối để xác định tọa và nhận số cải chính truyền tới để chính xác hóa tọa độ nhận được. Số cải chính được phát rất đa dạng, bao gồm: số cải chính vị trí, số cải chính khoảng cách (trị đo), mô hình cải chính (các sai số quỹ đạo vệ tinh, tầng khí quyển),... Phương tiện truyền tín hiệu cải chính cũng sử dụng rất nhiều dạng: modem radio, GSM hoặc internet hay từ vệ tinh,... Ngoài ra, phương tiện truyền phát số cải chính cũng được hiện đại hoá đáng kể bao gồm hệ thống tăng cường mặt đất (GBAS), hệ thống tăng cường vệ tinh (SBAS). Sau đây là một số phương pháp đo động thời gian thực tiêu biểu.
1. Công nghệ DGPS (Differential GPS)
Đây là công nghệ đo GPS động với khả năng cải thiện đáng kể độ chính xác bằng cách xử lý kết hợp với số cải chính phân sai từ trạm cốđịnh (referent station). Máy thu GPS đặt tại một trạm cố định đã biết tọa độ có thể xác định
được các sai số của tín hiệu vệ tinh tại thời điểm nhận tín hiệu bằng việc so sánh với khoảng cách thực được tính từ vệ tinh đến anten của máy thu. Sự
nói trên được mã hóa thành các thông điệp và truyền tới máy thu của người dùng. Các số hiệu chỉnh đó được máy thu của người dùng sử dụng để tính toán ra tọa độ chính xác tại từng thời điểm thu tín hiệu, bởi vậy loại bỏđược hầu hết các sai số do tín hiệu vệ tinh và cải thiện độ chính xác vị trí điểm (hình 2.1).
Hình 2.1. Trạm thu phát tín hiệu DGPS
Để có thể thực hành đo GPS phân sai, máy thu ở trạm cốđịnh cũng nhưở
trạm di chuyển phải có mô đun DGPS, có thiết bị phát và thu tín hiệu. Tín hiệu này được điều biến theo chuẩn quốc tế RTCM (Radio Technique Committee for Marine) hoạt động trong giải tần từ 283,5 KHz đến 325 KHz.
Độ chính xác nhận được phụ thuộc vào chất lượng máy thu và khả năng phát tín hiệu số cải chính ở trạm cốđịnh.
2. Lưới đo động thời gian thực NRTK
Do phương pháp RTK chỉ sử dụng một trạm quy chiếu nên để giảm thiểu các sai số phụ thuộc vào khoảng cách như sai số của tầng điện ly, tầng
Vệtinh GNSS Trạm lưu động Máy thu GNSS tại trạm CORS Ăngten phát tín hiệu DGPS Điều biến và khuyết đại tín hiệu
đối lưu và sai số quỹ đạo vệ tinh đến kết quả định vị, khoảng cách giữa trạm
đo và trạm phát chỉ được giới hạn trong khoảng 20km tính từ trạm phát. Sự
hạn chế về khoảng cách từ trạm quy chiếu đến trạm di động trong định vị động thời gian thực có thể được khắc phục bằng việc sử dụng phương pháp
được gọi là lưới đo động thời gian thực (NRTK). Lưới các trạm tham chiếu hoạt động liên tục tập hợp các giá trị quan sát từ vệ tinh và gửi chúng đến trung tâm xử lý dữ liệu. Tại đây các trị đo được xử lý trong quá trình bình sai tổng thể lưới và các sai số trong quá trình đo đạc và số hiệu chỉnh của chúng
được tính toán. Các số hiệu chỉnh từ lưới được gửi đến người sử dụng hoạt
động trong vùng phủ của lưới để giảm thiểu các sai số. Với phương pháp đo
động này, độ chính xác xác định vị trí điểm đạt cỡ centimet trên khoảng cách
đến 100 km (so với trạm tham chiếu hoạt động liên tục gần nhất).
Mục đích của NRTK là để giảm thiểu ảnh hưởng của sai số phụ thuộc vào khoảng cách và vị trí được tính toán trong phạm vi giới hạn của mạng lưới. Phần mềm máy chủ của NRTK thực thi quá trình này bằng cách [14]:
- Cố định số nguyên đa trị từ các vệ tinh (được quan trắc bởi các trạm quy chiếu) trong lưới.
- Dùng tất cả các dữ liệu (hoặc một tập hợp dữ liệu) từ các trạm quy chiếu tính toán các số hiệu chỉnh rồi gửi tới trạm di động.
- Trạm di động kết nối đến máy chủ NRTK thông qua liên kết truyền thông một chiều hoặc hai chiều (modem radio, GSM hoặc internet). Khi máy di động nhận được dữ liệu NRTK sẽ tính toán vị trí của nó bằng cách sử dụng các phương pháp thích hợp.
Thuật toán máy di động lựa chọn để sử dụng và các sai số phụ thuộc khoảng cách được giảm thiểu phụ thuộc rất nhiều vào phương pháp NRTK
VRS,...) thì việc giảm thiểu các nguồn sai số trong quá trình đo đạc là khác nhau. Mỗi công nghệ sẽ dẫn đến sự khác biệt đáng kể về hiệu suất, độ tin cậy và độ chính xác cho máy di động.
Những lợi thế của NRTK nổi bật là:
- Không cần phải cài đặt một trạm cơ sở (base station);
- Độ chính xác vị trí điểm của máy thu di động tương đối đồng nhất trên toàn bộ phạm vi đo (trong phạm vi khu vực của lưới tham chiếu hoạt động liên tục);
- Có nhiều trạm quy chiếu trong một khu vực đo đạc; (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Độ chính xác và độ tin cậy cao, nhiều máy thu di động có thể nhận số
cải chính cùng lúc.
a. Công nghệ LOGD
Giải pháp LODG (Locally Optimized Differential GPS) là hệ thống định vị chính xác theo thời gian thực sử dụng các trạm DGPS cốđịnh để cung cấp tín hiệu điều chỉnh cho các máy đo qua hệ thống GPRS hoặc qua vệ tinh. Giải pháp LODG được tóm tắt theo sơđồđược thể hiện trên hình 2.2.
Từ các trạm tham chiếu hoạt động liên tục, tín hiệu GNSS được truyền về Trung tâm xử lý số liệu 24 giờ/ngày qua đường internet để phần mềm xử
lý tựđộng tính toán các sai số và cung cấp số liệu cải chính tầng điện ly, tầng
đối lưu, quỹ đạo chính xác của từng vệ tinh và tức thời xuất ra số liệu cải chính. Số liệu này được liên tục phát lên các trạm thu phát tín hiệu. Tại hiện trường đo đạc, các máy đo thu nhận tín hiệu GPS trực tiếp từ vệ tinh, đồng thời nhận số liệu cải chính từ GPRS hoặc từ vệ tinh để xác định vị trí đo có độ
Hình 2.2. Giải pháp LODG
Giải pháp LODG cung cấp cho các máy đo vị trí chính xác mà không bị ảnh hưởng bởi khoảng cách từ máy di chuyển (rover) đến trạm GNSS CORS gần nhất, vì thế kết quả thu được là đồng nhất vềđộ chính xác, bất kể máy di chuyển ở gần hay xa trạm CORS. LODG là giải pháp rất hữu hiệu vềđộ chính xác, nhanh chóng, tin cậy.
Hình 2.3. Sơđồ nguyên lý công nghệ VRS (Nguồn Internet)
Công nghệ trạm tham chiếu ảo (VRS) là công nghệ mang tính đột phá, với nguyên lý tích hợp các công nghệ cao như GNSS, công nghệ truyền thông và thông tin đểđưa ra một giải pháp tiên tiến cho bài toán định vị không gian với thời gian ngắn nhất và chất lượng cao nhất. Dữ liệu đo tại các trạm tham chiếu hoạt động liên tục được truyền về trung tâm xử lý dữ liệu. Trung tâm xử
lý dữ liệu tiến hành xử lý đểđưa ra mô hình ảnh hưởng của từng nguồn sai số. Trên cơ sởđó, tạo ra các bộ số liệu đo cho bất cứ vị trí nào trong vùng với giả định là tại đó đặt trạm cơ sở. Khi làm việc, các trạm di động thông báo về
trung tâm xử lý dữ liệu tọa độ gần đúng của mình ở định dạng NMEA. Trung tâm xử lý dữ liệu giả định ngay sát cạnh trạm di động có một trạm cố định (trạm cố định ảo) và tạo ra bộ số liệu đo cho trạm đó. Bộ số liệu này sẽ được truyền tới trạm di động ở định dạng RTCM (hình 2.3 và hình 2.4) và được dùng để giải trị nguyên đa trị. Độ chính xác có thể đạt đến cỡ cm trong thời gian thực.
Hình 2.4. Sơđồ hệ thống VRS. (Nguồn Internet)
Nhờ độ chính xác đạt đến cỡ cm mà hiện nay giải pháp VRS đã có mặt trên toàn cầu với những ứng dụng rộng rãi trong công tác đo đạc phục vụ cho rất nhiều lĩnh vực, đặc biệt là công tác trắc đia bản đồ, xây dựng, giao thông, thủy lợi,... Hiện các quốc gia phát triển đều sử dụng công nghệ VRS trong các
ứng dụng vềđo đạc thu thập thông tin địa lý để xây dựng cơ sở dữ liệu, thành lập bản đồ và các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao khác.
c. Công nghệ hiệu chỉnh các tham số khu vực
Công nghệ hiệu chỉnh các tham số khu vực (FKP) là công nghệ GNSS RTK có sớm nhất. Công nghệ này sử dụng thông tin từ các trạm quy chiếu của lưới để có được các tham số tuyến tính mô tả các sai số do ảnh hưởng của quỹ đạo và của tầng khí quyển. Các tham số này sau đó được truyền đến người sử dụng để nội suy các sai số của lưới ở vị trí thực tế của điểm đặt máy, từđó tính ra tọa độ chính xác. Khi các máy đo hoạt động trong hệ thống thì sẽ
nhận được các tham số của trạm quy chiếu gần nhất. Công nghệ FKP có thể được sử dụng cách khác đó là trạm di động nhận được các tọa độ cùa các trạm tham chiếu từ hệ thống thông tin liên lạc truyền dữ liệu. Điều này đặc biệt hữu hiệu trong một lưới rộng lớn khi mà người sử dụng làm việc trên diện rộng với các trạm tham chiếu khác nhau gần đó. Nếu vị trí của các trạm tham chiếu
đã biết, trạm di động sẽ lựa chọn các số hiệu chỉnh khu vực phù hợp nhất. Các tham số khu vực được coi là tuyến tính giới hạn trong phạm vi hoạt động khoảng 100 km. Công nghệ FKP đã và đang được áp dụng cho lưới đo động thời gian thực ở nhiều nơi trên thế giới, hiệu quả của nó đã được chứng minh và khẳng định.