Mỏy thu dựng cho đo GPS động là thiết bị thu tớn hiệu vệ tinh dựng cho đo tĩnh thụng thuờng nhưng thường được thiết kế gọn nhẹ, thuận tiện cho việc di chuyển đo đạc trờn thực địa. Ngoài chức năng là mỏy thu vệ tinh cú antena trong, bộ nhớ trong, mỏy thu cũn cú cỏc cổng kết nối với cỏc thiết bị ngoại vi như bộ điều khiển đo (Survey Cotroller), hệ thống thu phỏt tớn hiệu vụ tuyến Rađio-Link để truyền dữ liệu. Để dựng trong đo GPS động, người ta cú thể sử dụng cỏc loại mỏy thu chuyờn dụng như: Trimble 4600 LS; Trimble R3 ( là cỏc mỏy thu vệ tinh 1 tần số L1); Trimble 4700; Trimble 4800; Trimble 5700 (là cỏc mỏy thu vệ tinh 2 tần số L1/L2). Dưới đõy sẽ giới thiệu một vài loại mỏy thụng dụng trong số cỏc loại mỏy kể trờn:
3.2.1.1. Mỏy thu Trimble 4600LS:
Mỏy thu GPS Trimble 4600LS (Hỡnh 3.3) là mỏy thu tớch hợp một tần số, 12 kờnh thu, được thiết kế dưới dạng antena tự ghi. Sơ đồ nguyờn lý của mỏy về cơ bản cũng giống như sơ đồ nguyờn lý chung của cỏc mỏy thu khỏc. Mỏy được sử dụng trong việc đo đạc theo cỏc phương phỏp đo GPS phổ biến như đo tĩnh (Static), đo tĩnh nhanh (Fast Static), và đo động (Kinematic).
Đặc điểm nổi bật của loại mỏy này là chỉ sử dụng một phớm bấm duy nhất để bật (mở) và tắt (đúng) mỏy thu nờn việc vận hành mỏy cũng rất đơn giản. Việc giỏm sỏt và theo dừi hoạt động của mỏy trong quỏ trỡnh đo sẽ thụng
qua tỡnh trạng hiển thị của cỏc đốn LED được bố trớ trờn vỏ ngoài ở phớa dưới của antena thu.
Hỡnh 3.3- Mỏy thu Trimble 4600LS
Mỏy thu 4600LS ghi nhận số liệu GPS và tạo ra cỏc file số liệu thụ, cỏc file số liệu này cú thể sử dụng cho mục đớch tớnh toỏn thụng qua cỏc cổng RS- 232 (cổng COM). Về tổng quan, mỏy thu 4600LS bao gồm 2 phần chớnh là Antena tự ghi và giỏ 3 chõn.
a) Bộ antena tự ghi
Bộ antena tự ghi bao gồm: Bộ phận thu tớn hiệu; bộ ghi tớn hiệu (cỏc bộ nhớ); hệ thống đốn bỏo; cổng trỳt dữ liệu (Port-1); cổng nối nguồn ắc quy ngoài (port-2)
- Bộ thu tớn hiệu (antena thu) được bố trớ ở phớa trờn để thu nhận tớn hiệu vệ tinh và truyền tải xuống bộ ghi / nhớ
- Bộ ghi / nhớ được đặt ở phớa dưới antena, cú dung lượng 1MB đủ để ghi số liệu thu nhận của 5 vệ tinh trong 14 giờ với tần suất 15 giõy
* Bật tắt mỏy và chỉ thị của cỏc đốn LED
Việc kiểm tra và giỏm sỏt hoạt động của mỏy 4600LS trong quỏ trỡnh đo chỉ thụng qua phớm điện ON/OFF và ba đốn LED được bố trớ trờn vỏ mỏy:
- Đốn LED nguồn điện (Màu xanh)
- Đốn LED dũ tỡm vệ tinh (Màu đỏ)
Trong quỏ trỡnh hoạt động, cỏc đốn LED sẽ bật sỏng cố định hoặc chớp nhỏy chậm thể hiện rằng mỏy đang làm việc bỡnh thường. Khi cỏc đốn LED chớp nhỏy nhanh bỏo hiệu một số yếu tố cú thể ảnh hưởng tới quỏ trỡnh đo đạc hoặc đũi hỏi người sử dụng phải chỳ ý. Nếu cỏc đốn LED khụng bật sỏng, mỏy đang ở tỡnh trạng ngừng hoạt động.
Trong tiến trỡnh hoạt động bỡnh thường, mỏy thu 4600LS tuần tự chuyển dần qua ba bước sau:
Bật điện và Khởi động: Khi người sử dụng bật mở mỏy bằng thao tỏc ấn phớm ON/OFF, toàn bộ cỏc đốn LED sẽ sỏng kiểm tra trong một giõy. Sau đú đốn LED màu xanh tiếp tục duy trỡ sỏng, cũn cỏc đốn LED khỏc sẽ tắt.
Đốn LED màu đỏ sẽ bắt đầu chớp nhỏy nhanh trong suốt thời gian mỏy 4600LS bắt đầu thu được tớn hiệu từ ba vệ tinh đầu tiờn. Ngay sau khi nhận được tớn hiệu từ vệ tinh thứ tư hoặc nhiều hơn thỡ đốn LED màu đỏ bắt đầu chớp nhỏy chậm. Khi đốn LED màu đỏ bắt đầu chớp nhỏy chậm, file số liệu được mở và đốn LED màu vàng bật sỏng bỏo hiệu rằng mỏy thu đang ghi nhận số liệu đo.
Ghi số liệu vào bộ nhớ mỏy thu: Khi mỏy thu 4600LS đang ghi nhận số liệu đo bỡnh thường thỡ đốn LED màu đỏ chớp nhỏy chậm và đốn LED màu vàng duy trỡ sỏng. Trong khoảng thời gian ghi nhận số liệu đo, mỏy thu liờn tục dũ tỡm cỏc vệ tinh và bộ xử lý trong sẽ tớnh toỏn khoảng thời gian cần thiết để ghi nhận đủ số liệu theo phương phỏp đo tĩnh nhanh (Fast Static).
Khi mỏy thu 4600LS xỏc định được rằng số liệu được ghi nhận đó đủ theo nguyờn lý của phương phỏp đo tĩnh nhanh thỡ đốn màu vàng bắt đầu chớp nhỏy chậm. Thời điểm này là thời điểm an toàn để tắt mỏy thu kết thỳc một ca đo
Nếu vẫn tiếp tục duy trỡ nguồn điện thỡ mỏy 4600LS sẽ tiếp tục ghi số liệu vào bộ nhớ một cỏch bỡnh thường cho tới khi tắt mỏy.Cần lưu ý bộ nhớ và nguồn cấp điện cho mỏy phải được bảo đảm.
* Quản lý nguồn điện
Mỏy thu 4600LS sử dụng nguồn điện với bốn pin chuẩn cỡ C được lắp ngay dưới thõn mỏy. Ngoài ra mỏy này cũn cú thể sử dụng cỏc dạng pin khỏc như pin kiềm (alkaline) hoặc pin nạp nikel.
Để thay pin trong mỏy cần thực hiện trỡnh tự cỏc bước sau:
- Đặt ỳp mặt ăng ten của mỏy xuống mặt phẳng nằm ngang sạch và khụ.
- Thỏo rời đai ốc ở tõm của mỏy, nhấc nắp che đỏy mỏy ra (Hỡnh 3.4)
Hỡnh 3.4- Lắp Pin cho mỏy thu GPS 4600LS
- Nhấc cỏc pin cũ ra và lắp cỏc pin mới cỡ C vào đỳng vị trớ và chiều quy định.
- Lắp lại nắp đỏy mỏy, vặn lại đai ốc.
Lỳc này mỏy thu đó sẵn sàng cho sử dụng trờn thực địa.
* Nguồn cấp điện ngoài
Mỏy thu 4600LS cũng được thiết để cú thể hoạt động được nhờ nguồn cấp điện ngoài. Nguồn cấp điện ngoài được nối với mỏy qua cỏc cổng sử dụng đầu nối LEMO - 5 chõn. Tất cả mọi nguồn cấp điện ngoài phải đảm bảo nguồn điện ổn định từ 9 đến 20 V để mỏy cú thể hoạt động bỡnh thường.
Lưu ý:
- Khi cả hai nguồn cấp điện là pin trong và nguồn ngoài cựng được kết nối, mỏy thu 4600LS sẽ sử dụng nguồn điện ngoài trước.
- Nếu sử dụng mỏy thu 4600LS hai cổng, tuyệt đối khụng kết nối cựng lỳc hai cổng này với nguồn điện ngoài. Việc kết nối cựng lỳc này cú thể gõy tổn hại cho một hoặc cả hai nguồn cấp điện ngoài. Mỏy thu chỉ hoạt động bỡnh thường với pin trong hoặc một nguồn cấp điện ngoài được nối vào một cổng (Hỡnh 3.5).
Hỡnh 3.5- Lưu ý khi kết nối mỏy thu 4600Ls với nguồn cấp điện ngoài
* Quản lý số liệu
Mỏy thu 4600LS cú chức năng tự động đặt tờn file số liệu và tạo ra cỏc file tham số cần thiết khỏc ngay khi mỏy thu bắt đầu thu được tớn hiệu từ 4 hoặc nhiều hơn 4 vệ tinh. Mỗi file số liệu được mụ tả và xỏc định bằng tập hợp ký hiệu bao gồm: số hiệu mỏy thu, danh mục ngày GPS, số hiệu file. Mỗi File được xỏc định nhờ một chuỗi số cú dạng AAAABBBC
Trong đú:
AAAA là 4 số cuối trong số hiệu của mỏy thu. BBB là mó ngày GPS
Số hiệu phiờn đo cho phộp phõn biệt được 36 file số liệu của cỏc phiờn đo khỏc nhau. Nếu số lượng file đo nhiều hơn 36, thỡ tất cả cỏc file sau số 36 (Z) đều giống hệt nhau, nhưng mỗi file sẽ cú một mó thời gian riờng biệt để phõn biệt với file số liệu trước đú.
* Trỳt số liệu
Toàn bộ số liệu đo kốm theo thụng tin về phiờn đo được lưu trờn bộ nhớ trong của mỏy thu 4600LS. Chỉ cú thể xử lý được file số liệu này sau khi đó trỳt tồn bộ vào mỏy tớnh.
Do vậy cụng việc đầu tiờn cần tiến hành trong phũng sau khi trở về từ thực địa là trỳt số liệu đo vào mỏy tớnh đó cài đặt phần mềm Trimble Geomatics Office. Phần mềm Trimble Geomatics Office cung cấp cỏc cụng cụ mạnh phục vụ cho việc xử lý số liệu đo để tổng hợp kết quả là cỏc cạnh đo và toạ độ điểm.
Việc kết nối mỏy thu 4600LS với mỏy tớnh thụng qua cỏp nối (Hỡnh 3.6) và Cỏc file số liệu trong mỏy GPS sẽ được trỳt sang mỏy tớnh bằng phần mềm tiện ớch Data Transfer. Data Transfer cho phộp người sử dụng trỳt toàn bộ số liệu cú trong mỏy thu, hoặc lựa chọn một số file cần thiết cho việc tớnh.
Sau khi hoàn tất việc trỳt số liệu, phần mềm Trimble Geomatics Office sẽ tự động kiểm tra cỏc file số liệu đó trỳt và đưa vào đỳng thư mục của project hiện thời.
Khi sử dụng thiết bị điều khiển cầm tay TSC1, trong quỏ trỡnh kiểm tra nhập người sử dụng cú thể chỉnh sửa cỏclỗi nhập liệu đó mắc phải trờn thực địa.
b) Giỏ đỡ mỏy thu GPS và thết bị kốm theo
Giỏ đỡ mỏy thu GPS cú thể là bộ giỏ 3 chõn hoặc sào đo. Bộ giỏ 3 chõn được sử dụng khi đo tĩnh hoặc đo tĩnh nhanh, cũn sào đo được sử dụng khi đo động hoặc đo chi tiết. Ngoài giỏ đỡ mỏy cũn cú thiết bị để liờn kết giữa đế mỏy mà antena; thước chuyờn dụng để đo chiều cao antena.
Khi đo GPS, việc đo được chớnh xỏc chiều cao của mỏy GPS cú ý nghĩa quan trọng đối với kết quả của ca đo. Đõy là cụng việc cần phải ghi nhớ thực hiện ngay sau khi định tõm mỏy cựng với cỏc cụng việc khỏc như ghi tờn điểm đo, số hiệu mỏy và thời gian đo...vv
Mỗi mỏy thu 4600LS được cung cấp kốm theo một thước thộp chuyờn dụng và trờn thõn mỏy cú một điểm mấu để gắn thước đo. Sử dụng thước thộp và mấu gắn trờn thõn mỏy để đo chiều cao nghiờng của mỏy khi mỏy được đặt trờn giỏ đỡ ba chõn. Người đo sẽ lấy số đọc trờn thước sau khi gắn một đầu thước vào điểm mấu trờn thõn mỏy thu và kộo dài thước thộp đến khi đầu nhọn của hộp thước chạm tới đầu mốc. (Hỡnh 3.7)
Phần mềm Trimble Geomatics Office sẽ tự động tớnh toỏn chớnh xỏc chiều cao thẳng đứng của mỏy trờn cơ sở chiều cao nghiờng này.
Hỡnh 3.7.Đo chiều cao antena mỏy thu 4600 LS
3.2.1.2. Mỏy thu Trimble R3
a)Giới thiệu chung về mỏy Trimble R3
Mỏy thu GPS Trimble R3 (Hỡnh 3.8) là loại mỏy cho giải phỏp đo GPS 1 tần số xử lý sau đầy đủ và mới nhất của hóng Trimble - một hóng đang dẫn đầu thế giới về cụng nghệ GPS hiện nay. Mỏy trimble R3 là sự kết hợp của một hệ thống bao gồm: một mỏy thu GPS L1; antenna; thiết bị điều khiển cầm tay và cỏc phần mềm tiện ớch cho phộp người đo sử dụng một cỏch dễ dàng. Mỏy Trimble R3 cú thể đạt độ chớnh xỏc nhỏ hơn 1cm đối với đo đạc khống chế cũng như trong đo đạc thành lập bản đồ địa hỡnh, địa chớnh và nú cú thể hoạt động tại mọi thời điểm, trong mọi điều kiện thời tiết
Mỏy GPS Trimble R3 là sự tớch hợp giữa một mỏy thu GPS 1 tần số và một thiết bị điều khiển cầm tay Recon mà thực chất là một mỏy tớnh cầm tay được thiết kế đặc biệt giỳp cho cụng tỏc đo đạc thực địa được thực hiện một cỏch dễ dàng và hiệu quả. Thiết bị điều khiển cầm tay Recon mang nhiều ưu điểm sỏng tạo đặc biệt như: cú màn hỡnh màu cảm ứng; bộ nhớ trong cú thể mở rộng; trao đổi dữ liệu với mỏy tớnh bằng cổng USB…Sự tớch hợp này đó giỳp cho Trimble R3 trở thành giải phỏp đo đạc GPS 1 tần số tốt nhất hiện nay.
Cũng giống như cỏc kiểu mỏy GPS 2 tần số của Trimble, mỏy R3 sử dụng cụng nghệ Trimble Maxwell, vỡ vậy người đo cú thể hoàn toàn tin tưởng vào độ chớnh xỏc và kết quả đo. Ngoài thực địa chỉ cần đơn giản dựng mỏy đo tại cỏc điểm đo và ghi số liệu, sau đú trỳt số liệu vào mỏy tớnh để sử dụng cho quỏ trỡnh xử lý sau. Quỏ trỡnh đo chi tiết với hệ thống Trimble R3 cũng tương tự như với cỏc mỏy GPS khỏc sử dụng phần mềm Trimble Survey Controller. Thờm vào đú, cỏc hợp phần của hệ thống cũng được Trimble thiết kế để cú thể làm việc đồng thời cho một giải phỏp đo đạc tổng thể.
Trimble R3 chạy hệ điều hành Microsoft Windows Mobile là hệ điều hành tiờu chuẩn cho thiết bị PDA trờn toàn cầu, nú cho phộp chạy cỏc chương
trỡnh được thiết kế dành riờng cho cỏc thiết bị Pocket PC bao gồm cả Word và Excel
Phần mềm đo đạc thực địa Trimble Digital Fieldbook cho phộp sử dụng R3 trong đo tĩnh (Static), đo tĩnh nhanh (Fast static) và đo động xử lý sau (Kinematic) với độ chớnh xỏc cao.
Phần mềm xử lý tại văn phũng Trimble Business Center, Trimble Geomatic Office cho phộp xử lý cạnh (Baseline) và bỡnh sai lưới (Network Adjustment) một cỏch nhanh chúng.Cỏc phần mềm này cho khả năng tớnh toỏn, rỳt gọn dung lượng dữ liệu, quản lý chất lượng dữ liệu và nhiều chức năng ưu việt khỏc. Núi chung, cỏc phần mềm ứng dụng đều được thiết kế rất đơn giản, cú tớnh trực giỏc cao, dễ sử dụng, vỡ vậy người sử dụng cú thể nắm bắt được trong một thời gian ngắn. Với những ưu điểm nờu trờn, Trimble R3 hiện thực sự đang là một giải phỏp đo GPS 1 tần số tốt nhất hiện nay.
b)Cỏc chỉ tiờu kỹ thuật và đặc trưng cơ bản của mỏy GPS Trimble R3:
Cỏc chỉ tiờu kỹ thuật và cỏc đặc trưng cơ bản của mỏy Trimble R3 được túm tắt trong bảng 3.2
Bảng 3.2. Cỏc chỉ tiờu kỹ thuật và cỏc đặc trưng cơ bản của mỏy Trimble R3
CÁC CHỈ TIấU KỸ THUẬT GPS
- Mỏy GPS Trimble R3 là loại mỏy thu tớch hợp 1 tần số 12 kờnh thu L1 C/A code; pha súng tải L1; sử dụng tớn hiệu WAAS / EGNOS
- Mỏy sử dụng cụng nghệ Trimble Maxwell GPS và cú khả năng loại trừ nhiễu multipath với phần cụng nghệ Everest.
ĐO TĨNH (STATIC)
- Được sử dụng trong 2 chế độ: Đo tĩnh và đo tĩnh nhanh - Độ chớnh xỏc: Mặt bằng: (5 mm + 0.5 mm/ Km) Độ cao: (5 mm + 1.0 mm/ Km)
ĐO ĐỘNG (KINEMATIC) - Độ chớnh xỏc: Mặt bằng: (10 mm + 1.0 mm/ Km) Độ cao: (10mm + 1.0 mm/ Km)
ĐO VI PHÂN THỜI GIAN THỰC (REAL-TIME DGPS) VỚI VIỆC SỬ DỤNG TÍN HIỆU WAAS / EGNOS
- Độ chớnh xỏc: nhỏ hơn 3 m cả về mặt bằng và độ cao PHẦN CỨNG VẬT Lí CỦA MÁY - Kớch thước (Rộng-Cao-Dài): (9.5 4.4 24.2) Cm - Trọng lượng: 0.62 Kg (cả pin trong)
- Bằng nhựa, nhẹ, kớn hoàn toàn. Cú khả năng chống cỏt và bụi theo tiờu chuẩn IP6X; chống thấm theo tiờu chuẩn IPX7; chống va đập theo tiờu chuẩn MIL-STD-810F cú thể rơi từ độ cao 1m xuống bề mặt bờ tụng cứng; chống rung theo tiờu chuẩn MIL-STD-810F theo mỗi trục
- Điện năng: - Sử dụng nguồn điện một chiều 5VDC; Trọng lượng pin 0.2 kg - Cụng suất thiờu thụ: 0.6W đối với mỏy thu và antenna
- Pin xạc đầy cú thể làm việc liờn tục trong 8h
- Bộ xạc pin bờn trong mỏy với bộ AC adaptor ngoài Mụi trường:
- Nhiệt độ làm việc : -30 tới +600
C - Nhiệt độ lưu kho: - 40 tới +700
C - Độ ẩm:100%, đụng đặc
- Cỏc cổng kết nối:
- 1 cổng nguồn điện ngoài; 1 cổng serial RS - 232
- Cổng USB tớch hợp cho phộp truyền số liệu với tốc độ 1MB/s - Cổng antenna GPS ngoài kiểu SMB
u: - Ghi số liệu tần số L1, từ 6 vệ tinh, 15s/1tớn hiệu trong hơn 900h liờn tục (bộ nhớ trong của Recon: 64 MB)
- Tần số ghi tớn hiệu cao nhất: 1 HZ
- Antena Trim R3: - Trọng lượng: 0.39 Kg
- Kớch thước: 16.2 Cm (đường kớnh)6.2 Cm (chiều cao) - Tần số: 1575.42 10Hz
n: 2.95 tới 11.5 VDC; cao nhất 18 VDC (khụng làm việc liờn tục) n: 50 mA (tối đa)
- Phụ kốm theo: - Thước đo chiều cao antenna - Tỳi đựng mỏy
- Cỏp Antenna A3
- Giỏ đỡ bộ điều khiển đo Recon
c) Phạm vi làm việc và ứng dụng của mỏy Trim ble R3:
Trimble R3 là thế hệ mỏy GPS một tần số hiện đại nhất, kết hợp cỏc kiểu