- Hiện t ng đa tuyến (Multipath)
Đó là hiện t ng khi tín hiệu từ vệ tinh không đến thẳng anten máy thu mà đập vào bề mặt ph n x nào đó xung quanh rồi mới đến anten máy thu. Hiện nay với công nghệ Everest, máy thu lo i đ c các trị do có nh h ng của Multipath.
- Sự suy gi m đ chính xác (DOPS) do đồ hình các vệ tinh
Định vị GPS là việc gi i bài toán giao h i nghịch không gian dựa vào điểm gốc là các vệ tinh và các kho ng cách t ơng ứng đến máy thu. Tr ng h p tối u khi thu tín hiệu vệ tinh GPS là vệ tinh có sự phân bố hình học cân đối trên bầu tr i xung quanh điểm đo. Chỉ số mô t đồ hình vệ tinh gọi là chỉ số phân tán đ chính xác DOP (Delution of Precision)
2.4.6. Nh ng k thu tăđoăGPS - Đo GPS tuyệt đối
Là kỹ thuật xác định to đ của điểm đặt máy thu tín hiệu vệ tinh trong hệ to đ toàn cầu WGS-84 sử d ng nguyên lý định vị tuyệt đối. Do nhiều nguồn sai số nên đ chính xác vị trí điểm thấp (cỡ 10m), chủ yếu cho việc dẫn đ ng, và các m c đích đ c có yêu cầu đ chính xác không cao. Đối với ph ơng pháp này chỉ sử d ng 1 máy thu tín hiệu vệ tinh.
- Đo GPS t ơng đối (Carrier-phase-based Relative GPS)
Thực chất của ph ơng pháp đo là xác định hiệu to đ không gian của 2 điểm đo đồng th i đặt trên 2 đầu của kho ng cách cần đo (Baseline) sử d ng nguyên lý định vị t ơng đối. Do b n chất của ph ơng pháp, cần tối thiểu 2 máy thu vệ tinh trong 1 th i điểm đo. Ph thu c vào quan hệ của các tr m đo trong th i gian đo mà ng i ta chia thành các d ng đo t ơng đối sau:
+ Đo GPS tĩnh (Static)
Đây là ph ơng pháp chính xác nhất sử d ng 2 hoặc nhiều máy thu đặt cố định thu tín hiệu GPS t i các điểm cần đo to đ trong kho ng th i gian thông th ng từ 1 gi tr lên.
Ph ơng pháp dựa trên nguyên lý định vị t ơng đối, đ c tiến hành với 1 máy đặt cố định (base station) và m t hoặc nhiều các máy khác (rover stations) di đ ng đến các điểm cần đo với th i gian rất ngắn, đ chính xác cỡ cm.
Tuỳ thu c vào th i điểm xử lý số liệu đo, xử lý ngay t i thực địa hay trong phòng sau khi đo, ng i ta chia thành 2 d ng:
Đo GPS đ ng th i gian thực (GPS RTK – Real Time Kinematic GPS) Ph ơng pháp cho phép thu đ c to đ đúng t i thực địa trong hệ to đ đi ph ơng bất kỳ với th i gian đo ngắn (1 trị đo – 1 giây).
Đo GPS đ ng xử lý sau (Post Procesed Kinematic GPS)
Giống nh ph ơng pháp GPS RTK, ph ơng pháp này đo m t lo t điểm với th i gian đo ngắn (2 trị đo). To đ của các điểm đo có đ c sau khi xử lý số liệu trong phòng.
- Đo c i chính phân sai DGPS (Code-based Differential GPS)
Là ph ơng pháp đo GPS sử d ng nguyên lý định vị tuyệt đối sử d ng trị đo code và c trị đo pha có đ chính xác đo to đ 1 – 3m, sử d ng 2 máy thu tín hiệu vệ tinh trong đó 1 t i tr m gốc (Base station) có to đ biết tr ớc và 1 tr m đo t i các điểm cần đo to đ (Rover station). Trên cơ s đ lệch về to đ đo so với to đ thực của tr m gốc để hiệu chỉnh vào kết qu đo t i các tr m đ ng theo nguyên tắc đồng nh h ng.
2.4.7. T aăđ và h qui chi u
Ellipsoid đ c chọn làm hệ to đ định vị toàn cầu là GRS-80 (Geodetic Reference System 1980), mặt quy chiếu này đ c hệ định vị GPS sử d ng 1984 gọi là hệ trắc địa thế giới (WGS-84). Hệ to đ này dùng ellipsoid xác định b i bán tr c lớn a= 6378137.0 m và nghịch đ o đ dẹt 1/f = 298.257223563. Đây là hệ to đ địa tâm có 3 tr c XYZ trong đó gốc to đ là địa tâm, tr c X nằm trong mặt phẳng Xích Đ o đi qua kinh tuyến gốc và địa tâm, tr c Y nằm trong mặt phẳng Xích Đ o và vuông góc tr c X t i địa tâm, tr c Z vuông góc với mặt phẳng Xích Đ o t i địa tâm có h ớng Bắc và đi qua điểm cực Bắc trung bình. Do m i quốc gia lựa chọn
m t hệ to đ riêng nên khi đo GPS kết qu đo cần đ c tính chuyển về hệ to đ địa ph ơng theo các tham số tính chuyển riêng…
2.4.8. ChuẩnNMEA0183
-NMEA (hayNMEA0183)làsựm tchuẩngiaothứcchotruyềnthônggiữacácthiết bịđiệntửdùng chotàuthủycǜng nh cácthiếtbịđotốcđ gió,labàn,máy láitự đ ng,thiếtbịthuGPSvàrấtnhiều cácthiếtbịkhácđ cđịnhnghĩavàphát triểnb i Hiệph iđiệntửtàuthủyquốcgiaHoaKỳ(NationalMarineElectronicsAssociation)
- ChuẩnNMEA 0183sửd ngcáckýtựASCII,giaothứctruyềnthôngnốitiếpquy địnhcáchm t“thiếtbịgửi”truyềnm tcâudữliệutới“thiếtbịnhận”t im tth iđiểm.
- tầngứngd ng,chuẩnNMEA quyđịnhn idungcáckiểucâudữliệuchophép thiếtbịnhậncókh năngphântíchdữliệum tcáchchínhxác.Các câudữliệuđềubắt đầubằngkýtự “$”vàkếtthúcbằng<CR><LF>.
- Đốivớicác các thiếtbịGPS,tấtc các câudữliệuđềubắtđầubằng“$GPxxx” trong đóxxxlàlo ib ntin.
-Cấutrúcchu iNMEAbắtđầubằngkýtự “$”
5kýtựtiếptheochophépnhậnd nglo i câudữliệu.
Tấtc cáctr ngdữliệutheosauđ cphâncáchb idấu“,” Kýtựđầutiêntiếptheosau cáctr ngdữliệulàdấu“*”.
Theosaudấu“*”làhaisốchecksumbiểudiễnd ớid nghex.Checksum đ ctính bằng
cáchXORtấtc cácmã ASCIIcủatấtc cáctr nggiữa2dấu“$”và“*”kểc
mãASCIIcủadấu“*”.
- M tsốkiểub ntin NMEAthuđ ccủaGPS :
• B ntinkiểuGGA-GlobalPositioningSystemFixedData-DữliệucốđịnhGPS. • B ntinkiểuRMC-RecommendedMinimumSpecificGNSSData
-Víd ý nghĩa chu ib ntin sau :
$GPRMC,161229.487,A,3723.2475,N,12158.3416,W,0.13,309.62,120598,,*10
Tên Víd Đ nv Môt
Th igian(UTCTime) 161229.487 Gi phútgiây(%giây) hhmmss.sss Tìnhtr ng A A:dữliệuh plệ;V: dữliệukhôngh plệ. Vĩđ 3723.2475 ddmm.mmmm ChỉdẫnNam Bắc N N=BắchoặcS=Nam Kinhđ 12158.3416 dddmm.mmmm
ChỉdẫnĐông Tây W E=ĐônghoặcW=Tây
Tốcđ trênmặt đất 0.13 Knots
H ớngbámtrên mặtđất 309.62 Đ Đúng(True)
Ngàytháng 120598 ddmmyy
Kiểmtra *10 Kiểmtramãtruyền tin
<CR><LF> Kếtthúcb ntin
B ng2.1:Diễngi icủab ntinGPRMC
2.5.Gi iăthi uthu tătoánkh păb năđ 2.5.1.T ng quan v thu t toán kh p b năđ
Thuật toán khớp b n đồ (map matching) th ng đ c dùng để xác định vị trí của ph ơng tiện trên đ ng. Hầu hết các công thức xây dựng thuật toán đều dựa trên cơ s dữ liệu của hệ thống định vị GPS và cơ s dữ liệu về tuyến đ ng từ b n đồ số. Và thuật toán này sẽ chuyển tọa đ m t đối t ng về tọa đ tuyến đ ng gần nhất. Ngoài ra theo các nghiên cứu cho thấy rằng b n đồ kỹ thuật số sử d ng cho phù h p với b n đồ ph i là m t quy mô cao để t o ra các kết qu đầu ra vị trí mà không có l i.
Thuật toán khớp b n đồ đ c thành 3lo i : hình học, hình học tôpô, và cao cấp.
2.5.2.Bài toán đi mătrongăđaăgiác
Bài toán điểm trong đa giác là m t trong những tr ng h p của thuật toán khớp b n đồ. Bài toán điểm trong đa giác (point-in-polygon, viết tắt: PIP) đặt ra câu hỏi xét xem m t điểm trên m t mặt phẳng nằm trong, nằm ngoài hay nằm trên biên của m t đa giác. Đây là tr ng h p đặc biệt của lo t các bài toán hay vấn đề vị trí điểm và có rất nhiều ứng d ng trong việc xử lý dữ liệu hình học nh trongđồ họa
máy tính (Computer Graphics), hệ thống thông tin địa lý (Geographical Information Systems - GIS), lập trình chuyển định…
Có nhiều ph ơng pháp để gi i bài toán này mà ph ơng pháp th ng dùng nhất là ph ơng pháp Ray Casting. Ph ơng pháp này xác định xem m t điểm P nằm bên trong hay bên ngoài m t đa giác đơn gi n đó là kiểm traxem m t tia (ra) bắt đầu từ điểm P đó giao với các c nh của đa giác bao nhiêu lần. Nếu điểm P không nằm trên biên của đa giác thì:
P nằm ngoài đa giác nếu tổng số giao điểm là số chẵn.
P nằm trong đa giác nếu tổng số giao điểm là số lẻ.
Ph ơng pháp này dựa trên m t quan sát đơn gi n là nếu ta có m t điểm đi dọc theo m t tia từ vô cực đến P thì điểm đó sẽ giao (có thể nhiều lần) với biên của đa giác, điểm này có thể đi từ ngoài vào trong rồi l i từ trong ra ngoài,...Chính vì vậy sau m i hai lần giao với biên của đa giác thì điểm đó sẽ đi ra ngoài đa giác.