có hiệu quả kinh kế thì chúng ta chỉ sử dụng đƣờng truyền dữ liệu của hệ thống viễn thông di động mặt đất. Hiện nay các hạ tầng mạng viễn thông di động mặt đất truyền dữ liệu gồm có:
Dịch vụ vơ tuyến gói tổng hợp (General Packet Radio Service) (GPRS) là một dịch vụ dữ liệu di động dạng gói dành cho những ngƣời dùng. Nó cung cấp dữ liệu ở tốc độ từ 56 đến 114 kbps.
Mạng 3G (Third-generation technology) là thế hệ thứ ba của chuẩn công nghệ điện thoại di động, cho phép truyền cả dữ liệu thoại và dữ liệu ngoài thoại, 3G cung cấp cả hai hệ thống là chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh.
Tốc độ 3G là tốc độ truyền và tải dữ liệu (tin nhắn, cuộc gọi, hình ảnh, video…). Tốc độ càng cao nghĩa là thời gian truyền tải dữ liệu càng nhanh, dung lƣợng dữ liệu càng lớn.
Tốc độ 3G chuẩn của một số mạng di động tại Việt Nam là 21Mbps và đang đƣợc cải tiến, nâng cao lên 42 Mbps. Trong đó:
- HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access): gói đƣờng truyền tải xuống tốc độ cao, cho phép tốc độ tải dữ liệu về máy tối đa đạt đến 42 Mbps, tƣơng đƣơng với tốc độ đƣờng truyền ADSL (1 giây có thể tải xong 1 file dung lƣợng 5MB).
HSUPA (High-Speed Uplink Packet Access): gói đƣờng truyền tải lên tốc độ cao, cho phép tốc độ tối đa đạt 5,76 Mbps.
2.2. Thiết kế hệ thống đo GPS động thời gian thực sử dụng hạ tầng mạng viễn thông di động thông di động
2.2.1. Các thiết bị phần cứng và sơ đồ kết nối
Sơ đồ kết nối đƣợc thể hiện trên hình 2.3, trong đó các thiết bị phần cứng có 3 phần chính:
- Hệ thống Base bao gồm:
Một thiết bị có khả năng thu tín hiệu GPS đƣợc đặt làm Base thiết bị này sẽ đƣợc cấu hình lại để có thể xuất ra gói dữ liệu định dạng CMR, CMR+, RTCM, đây là dạng dữ liệu theo chuẩn quốc tế, các gói dữ liệu này sẽ chứa các thơng số cải chính để gửi đến máy Rover để máy Rover dựa vào đó tính ra số ngun chu kỳ. Máy Base sẽ đƣợc kết nối với máy tính thơng qua cáp hoặc giao tiếp bluetooth.
Một máy tính có khả năng kết nối internet bằng mạng viễn thông, WIFI, ADSL… Máy tính sẽ sử dụng phần mềm chuyên dụng để chuyển dữ liệu lấy đƣợc từ máy Base lên Server.
- Hệ thống máy Server: Là một hệ thống trung chuyển dữ liệu từ khối hệ
thống máy Base và chuyển qua hệ thống Rover. Đồng thời hệ thống Server cịn có thể thực hiện chức năng lƣu trữ, xử lý dữ liệu đo đạc.
- Hệ thống máy Rover: Bao gồm hai phần chính là thiết bi ̣ đi ̣nh vi ̣ vê ̣ tinh (Rover) và thiết bị điều khiển (Control).
Thiết bi ̣ điều khiển trong hê ̣ thống này là một thiết bị viễn thông đầu cuối sử dụng hệ điều hành Windows Mobile. Thiết bị này phải có khả năng kết nối bluetooth và thể kết nối với mạng internet thông qua một hạ tầng mạng viễn thông di động. Thiết bị này sẽ đƣợc cài một phần mềm chuyên dụng có chức năng thu nhận gói dữ liệu từ Server chuyển xuống sau đó thơng qua kết nối bluetooth chuyển qua máy Rover để tính. Và nhận các gói dữ liệu kết quả từ máy Rover thông qua phần mềm sẽ hiển thị kết quả đo đạc và lƣu kết quả đó để sử dụng . Bên cạnh đó , phần mềm còn có các chƣ́c năng để cấu hình các tham số hê ̣ quy chiếu đi ̣a phƣơ ng theo hê ̣ VN-2000.
Thiết bị thu tín hiê ̣u vệ tinh Rover có khả năng thu tín hiệu GPS , với kỹ thuâ ̣t đo RTK truyền thống thiết bi ̣ đi ̣nh vi ̣ này sẽ nhâ ̣n các giá tri ̣ cải chính tƣ̀ máy Base
thông qua mô ̣t module radio tích hợp bên trong . Tuy nhiên, với kỹ thuâ ̣t đo RTK sƣ̉ dụng hạ tầng mạng viễn thông , các giá trị cải chính sẽ đƣợc truyền qua internet tới thiết bi ̣ điều khiển và tiếp tu ̣c chuyển qua Rover thông qua kết nối bluetooth (nhƣ vâ ̣y, thiết bi ̣ điều khiển ở đây cịn có chức năng đóng vai trị nhƣ module radio trong kỹ thuật RTK truyền thống ). Rover nhận giá trị cải chính từ thiết bị mobile tiến hành tính tốn rồi đƣa ra các gói dữ liệu tọa độ chính xác chuyển qua thiết bị mobile thông qua bluetooth để hiển thị. Các gói dữ liệu đầu ra có thể ở định dạng NMEA- GGA, NMEA-GST, NMEA-GGK.
Hình 2.3: Sơ đồ kết nối trong hệ thống đo GPS động thời gian thực Sử dụng hạ tầng mạng viễn thông di động Sử dụng hạ tầng mạng viễn thông di động
2.2.2. Phần mềm và các chương trình điều khiển
Để hệ thống hoạt động thì với ba khối phần cứng ở trên cần có phần mềm điều khiển và các chƣơng trình máy tính dùng để cấu hình thiết bị nhƣ sau:
- Hệ thống chƣơng trình máy tính dùng để cấu hình cho các thiết bị GPS đă ̣t làm Base có thể xuất dữ liệu theo các định dạng chuẩn CRM , RTCM, và các thiết bi ̣ GPS đă ̣t làm Rover có thể xuất c ác gói dữ liệu NMEA . Với hãng Trimble có các phần mềm để cấu hình tồn bộ các thiết bị của hãng sản xuất là Trimble
Dữ liệu ra CMR, CMR+, RTCM, RTCM2, RTCM3 Máy tính có kết nối hạ tầng mạng viễn thông BASE Chuyển qua mạng hạ tầng mạng viễn thông SERVER Dữ liệu cải chính chuyển đến Rover Điện thoại có kết nối hạ tầng mạng viễn thơng và có cài phần mềm chuyên dụng Chuyển qua mạng hạ tầng mạng viễn thông ROVER Dữ liệu ra NMEA với các định dạng
GGA, GST, GGK Toạ độ điểm đo, sai
Configuration Toolbox và Trimble GPS Configurator.
- Phần mềm chuyển dƣ̃ liê ̣u tƣ̀ Base về Server : Máy Base sau khi đƣợc cấu hình lại, sẽ đƣợc định tâm vào điểm đã biết tọa độ và cài đặt các tham số nhƣ cổng ra dƣ̃ liê ̣u , tọa độ , đô ̣ cao điểm gốc… Tiến hành kết nối máy tính với máy Base thông qua các cởng COM. Mở phần mềm (có giao diện nhƣ hình 2.4). Tiến hành cài đă ̣t các thông số kết nối rồi thƣ̣c hiê ̣n viê ̣c chuyển dƣ̃ liê ̣u lên Server .
Hình 2.4: Giao diện phần mềm cài đặt kết nối Server
- Phần mềm điều khiển đo đạc. Đây là phần mềm đƣợc viết ra chạy trên hệ điều hành Windows Mobile giao diện đƣợc thể hiện trong hình 2.5 trong phần mềm đƣợc tích hợp các module để chuyển đổi về các hệ tọa độ địa phƣơng, module nhận các gói dữ liệu NMEA đƣợc chuyển từ thiết bị Rover qua Bluetooth sang điện thoại từ đó phần mềm sẽ lọc ra các giá trị kết quả để hiện thị và đồng thời sẽ lƣu kết quả vào bộ nhớ.
Hình 2.5: Giao diện phần mềm cài đặt và điều khiển đo đạc