CHƯƠNG 4 BỘ THU ĐA KÊNH ỨNG DỤNG CHO GNSS
4.3. Lớp kiến trúc của một bộ thu GNSS SDR
4.4.6. PVT khối tính toán
PVT là khối chịu trách nhiệm tính toán vị trí, vận tốc và cũng là thời gian của một đối tượng gắn liền với máy. Để làm như vậy, khối thực hiện:
- Tính toán vị trí vệ tinh dựa trên các thông điệp định vị: trong khi GPS, Galileo và Beidou sử dụng các thông số Kepler xác định vị trí của các vệ tinh, GLONASS cung cấp trực tiếp các tọa độ của các vệ tinh trong Trái đất làm trung tâm, hệ thống phối hợp Earth- Fixed (ECEF);
- Dự toán giả phạm vi: phạm vi giữa máy thu và các vệ tinh được xác định thông qua thời gian tín hiệu xuất hiện dựa trên thông tin từ các tin nhắn định vị và khối đồng bộ hóa. Tuy nhiên, các nguồn lỗi như: đồng hồ vệ tinh, các lỗi lịch thiên văn, nhiễu,... làm cho phạm vi đo được chỉ là những giả định.
- Giải quyết hệ phương trình định vị: bằng cách đo khoảng từ đối tượng để ba vệ tinh tại vị trí trên bầu trời, thu được hệ 3 phương trình (x,y,z). Giải quyết các hệ phương
90
trình này cung cấp cho các vị trí của đối tượng. Phạm vi thu được đo bởi thời gian di chuyển, tuy nhiên, mặc dù các đồng hồ vệ tinh được đồng bộ hóa với hệ thống thời gian tiêu chuẩn, nhưng đồng hồ không phải là máy thu. Vì vậy, thêm một ẩn chưa biết, xu hướng của đồng hồ máy thu để hệ thống thời gian được thêm vào. Ẩn này cần nhiều hơn một vệ tinh để thực hiện hệ phương trình với 4 ẩn. Trong giải pháp đa GNSS, trong số các hệ thống, không có hệ thống thời gian thông thường. Để không mất tính tổng quát, chúng ta hãy giả sử rằng thời gian GPS là thời gian tiêu chuẩn, thêm vào một hệ thống với các giải pháp định vị có nghĩa là thêm một ẩn, là sự khác biệt giữa thời gian của hệ thống và thời gian GPS, ta được phương trình định vị hệ thống. Ví dụ, nếu tất cả 4 GNSSes được coi là, phương trình định vị có 7 ẩn số (4.2).
Trong đó: ρi,k là phạm vi giả của vệ tinh i hay k (k là GPS, Galileo, Glonass; i là Beidou); (xi,k, yi,k, zi,k) là vị trí vệ tinh i hệ thống k; (xu, yu, zu) là vị trí máy thu, tk là thay đổi thời gian giữa thời gian hệ thống k và thời gian máy thu.
(4.2)
91
Mỗi GNSS sử dụng phối hợp hệ thống tham chiếu riêng của mình như trình bày trong bảng 4.5, những khác biệt này góp phần tạo sai số ở cấp độ của một số cm [4].
Bảng 4.5. Vị trí vệ tinh và hệ thống tham chiếu của mỗi tín hiệu GNSS
4.5. Kết luận và mô phỏng
Hình 4.8 chỉ có kết quả của khối đồng bộ hóa tín hiệu trong trường hợp của tín hiệu L1-C/A phát sóng bởi PRN 5. Như trong hình 4.8 (a), đỉnh cao tương quan rõ ràng là xuất hiện từ tầng nhiễu. Đỉnh cao này cung cấp cho các id vệ tinh (PRN 5), và ước tính sơ bộ của pha mã (3181 mẫu) và dịch tần Doppler (1600 Hz) của tín hiệu nhận được. Đối với các kết quả theo dõi, đồ thị trên của hình 4.8 (b) cho thấy khóa vòng theo dõi sóng mang với sóng mang đúng với nhiễu 20 Hz. Kết quả trong thấp hơn rõ ràng cho thấy rằng DLL cũng khóa vào pha mã thực sự. Các giá trị tương quan là cao nhất, trong khi đó các giá trị đầu và cuối là tương tự.[9]
92
Hình 4.7. Đồng bộ hóa tín hiệu L1-C/A phát sóng bởi PRN 5
Đồ thị vệ tinh trong hình 5. cho thấy khả năng hiển thị mạnh của GPS. Trong khi đó, Galileo cho thấy có 4vệ tinh đủ để định vị. Với Beidou, lỗi đường đi vềhướng bắc của nó là cao nhất, vì trong hình 5, các vệ tinh của nó gần nhau và 4 trong số đó là vệ tinh địa tĩnh ở mặt phẳng xích đạo. GLONASS cho độ chính xác tốt thẻ hiện nó là một trong hai hệ thốnghoàn chỉnh.
Hình 4.8. Đồ thị 26 vệ tinh quan sát tử GNSSes
93 KẾT LUẬN
Cùng với các hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu đang tồn tại hiện nay như GPS hay GLONASS, Galileo được thiết kế với mục đích tăng cường khả năng sửa lỗi trong việc truyền nhận dữ liệu định vị và nâng cao hiệu năng của máy thu. Luận văn trình bày đặc điểm các tín hiệu GNSS nói chung; kiến trúc của máy thu vô tuyến điều khiển bằng phần mềm; các thuật toán xử lý tín hiệu thu được trên phần mềm và đề xuất phương pháp để cải tiến tầng bám tín hiệu của máy thu dựa trên công nghệ vô tuyến điều hiển bằng phần mềm. Luận văn cũng mô phỏng và xử lý tín hiệu GNSS tử máy thu đa kênh điều khiển bằng phần mềm. Những kết quả thu được bước đầu tuy còn hạn chế nhưng cũng góp phần chứng minh tính đúng đắn và khả năng nghiên cứu và thực hiện áp dụng công nghệ vô tuyến điều khiển bằng phần mềm vào chế tạo các thế hệ máy thu vô tuyến mới có độ linh hoạt cao.
Trong quá trình làm luận văn, dù đã cố gắng nhưng cũng không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báucủa các thầy cô và các bạn đọc.
Cuối cùng, em xin được gửi lời cám ơn sâu sắc đến thầy cô giáo PGS.TS.
Nguyễn Hữu Trung và TS. Nguyễn Thúy Anh, thầy cô đã giúp đỡ tận tình và tạo điều kiện tốt nhất để em hoàn thành luận văn này!