2.1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GPS
2.1.1.5. Tín hiệu GPS
Mỗi vệ tinh GPS thế hệ thứ II đều có mang theo 2 đồng hồ nguyên tử Cesium và 2 đồng hồ nguyên tử Rubidium để đưa thông tin thời gian vào tín hiệu phát. Vệ tinh GPS sử dụng tín hiệu đường xuống băng L, được chia thành 2 băng tần con L1, L2 có tần số sóng mang tương ứng: f1=1575,42MHz; f2=1227,60MHz. Với tần số cơ sở fo=1,023MHz, người ta tạo ra các tần số sóng mang bằng các bộ nhân tần: f1=1540fo; f2=1200fo.
Tín hiệu L1 từ một vệ tinh sử dụng khoá dịch pha nhị phân (BPSK) được điều chế bởi 2 mã giả tạp ngẫu nhiên PRN. Thành phần đồng pha được gọi là “mã kém” hay mã C/A được dùng cho mục đích dân sự. Thành phần trực giao gọi là “mã chính xác” hay mã P được dùng bởi Bộ Quốc Phòng Hoa Kỳ và quân đội các nước đồng minh. Tín hiệu băng L2 cũng là tín hiệu BPSK được điều chế bằng mã P.
Đa truy nhập phân chia theo mã CDMA: Khi biết mã giả tạp ngẫu nhiên PRN, chúng ta có thể độc lập truy nhập đến những tín hiệu từ vệ tinh GPS trong cùng một tần số sóng mang. Tín hiệu được truyền bởi mỗi vệ tinh GPS sẽ được tách ở máy thu bằng cách tạo mã PRN tương ứng. Sau đó, ghép hoặc tương quan hoá mã PRN này với tín hiệu thu đã được biết trước, nó được tạo hoặc lưu trong máy thu GPS.
Tín hiệu dẫn đƣờng: Tín hiệu từ vệ tinh GPS là dòng dữ liệu tốc độ 50b/s mang các thông tin cơ bản như:
a. Lịch thư (Satellite Almanac Data): Dữ liệu chứa thông tin về quỹ đạo tương đối của tất cả 24 vệ tinh. Mỗi lịch thư có giá trị trong 4 tháng và sẽ được hiệu chỉnh 4 tháng một lần bởi trạm chủ mặt đất ở Mỹ. Máy thu GPS sẽ thu và lưu lại tín hiệu này. Lịch thư sẽ được dùng để dò tìm vệ tinh khi bắt đầu bật máy thu bởi nó có thể cho ta biết khu vực vệ tinh đang bay.
b. Lịch sao (Satellite Ephemeris Data): Đây là dữ liệu chính xác về vị trí của vệ tinh để máy thu có thể đo chính xác khoảng cách đến vệ tinh nhằm phục vụ cho tính toán dẫn đường. Mỗi vệ tinh chỉ phát lịch sao của chính nó.
c. Dữ liệu thời gian (Satellite Timing Data): Dữ liệu này được sử dụng để tính thời gian tín hiệu truyền từ vệ tinh đến máy thu và từ đó xác định cự ly bằng phép nhân giữa thời gian truyền ( ) với tốc độ lan truyền sóng điện từ (c3.108
km/s). Vì khoảng cách này khi đo sẽ có sai số nên được gọi là tựa cự ly (Pseudo-Range).