5. Giới thiệu về các chương mục của luận văn
2.1.3Các thành phần GPS
Hệ thống GPS ựược chia làm 3 mảng:
Ờ Mảng không gian: Bao gồm các vệ tinh, chúng truyền những tắn hiệu cần thiết cho hệ thống hoạt ựộng.
Ờ Mảng ựiều khiển: Các tiện ắch trên mặt ựất thực hiện nhiệm vụ theo dõi vệ tinh, tắnh toán quĩ ựạo cần thiết cho sự quản lý mảng không gian.
Ờ Mảng người sử dụng: Toàn thể các thiết bị thu và kỹ thuật tắnh toán ựể cung cấp cho người sử dụng thông tin về vị trắ.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 26
a. Mảng không gian:
Các chức năng chắnh của vệ tinh bao gồm:
Ờ Thu nhận và lưu trữ dữ liệu ựược truyền từ mảng ựiều khiển.
Ờ Cung cấp thời gian chắnh xác bằng các chuẩn tần số nguyên tử ựặt trên vệ tinh.
Ờ Truyền thông tin và tắn hiệu ựến người sử dụng trên một hay hai tần số.
Hình 2.4: Vệ tinh GPS
Các thế hệ vệ tinh GPS ựược ựánh số Block I, II, IIA, IIR và IIF. Thế hệ vệ tinh ựầu tiên là Block I ựược xây dựng bởi Rockwell International Corporation, nặng khoảng 800kg và tuổi thọ khoảng 5 năm. Block II và IIA cũng do công ty này xây dựng nhưng nặng ựến 900 kg, tuổi thọ của chúng khoảng 7,5 năm. Sự thay thế các vệ tinh Block II/IIA bằng Block IIR bắt ựầu từ năm 1996. Những vệ tinh này công ty General Electric xây dựng. Block IIF vẫn ựang trong giai ựoạn thiết kế và dự ựịnh phóng lên quĩ ựạo từ năm 2005.
Năm 2003 trên quĩ ựạo có 26 vệ tinh Block IIA và IIR, cấu hình quĩ ựạo như sau:
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 27
Ờ Có 6 mặt phẳng quĩ ựạo gần tròn
Ờ Trên mỗi mặt phẳng quĩ ựạo có 4 ựến 5 vệ tinh
Ờ Mặt phẳng quĩ ựạo nghiêng so với xắch ựạo khoảng 55ồ Ờ độ cao bay trên mặt ựất xấp xỉ 20.200 km
Hình 2.5: Cấu trúc tắn hiệu GPS
Mỗi vệ tinh truyền một tắn hiệu hàng hải duy nhất trên hai tần số L1 1575.42MHz và L2 1227.60MHz. Các tắn hiệu vệ tinh bao gồm:
Ờ Hai tần số sóng mang.
Ờ Mã ựo khoảng cách ựược ựiều biến vào các sóng mang.
Ờ Thông báo hàng hải chứa ựựng thông tin về vị trắ và ựồng hồ vệ tinh.
b. Mảng ựiều khiển
Mảng ựiều khiển bao gồm các tiện ắch cần cho việc giám sát theo dõi, ựiều khiển, tắnh toán bản lịch vệ tinh và nạp dữ liệu lên vệ tinh.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 28
Hình 2.6: Các trạm ựiều khiển GPS
Có 5 trạm ựiều khiển trên mặt ựất: Hawaii, Colorado Springs, Ascension Is, Diego Garcia và Kwajalein. Chức năng của chúng như sau:
Ờ Tất cả 5 trạm ựều là trạm giám sát, theo dõi vệ tinh và truyền dữ liệu ựến trạm ựiều khiển chắnh.
Ờ Trạm ựặt tại Colorado Springs là trạm ựiều khiển chắnh (MSC). Tại ựó dữ liệu theo dõi ựược xử lý nhằm tắnh toạ ựộ và số hiệu chỉnh ựồng hồ vệ tinh.
c. Mảng người sử dụng
Thiết bị của người sử dụng GPS là các máy thu bao gồm: Ờ Phần cứng (theo dõi tắn hiệu và trị ựo khoảng cách) Ờ Phần mềm (các thuật toán, giao diện người sử dụng)
Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại máy thu khác nhau về chủng loại, ựộ chắnh xác và giá tiền. Theo cấu tạo có thể chia thành hai loại:
Ờ Máy thu một tần số: Là loại máy thu chỉ thu ựược tắn hiệu trên 1 tần số L1
Ờ Máy thu hai tần số: Là loại máy có thể thu ựầy ựủ tắn hiệu trên hai tần số
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 29
Ờ độ chắnh xác cao: đây là loại máy thu hai tần số ựắt tiền nhất hiện nay ựược dùng trong trắc ựịa, thiết bị phần cứng phức tạp nên việc sử dụng khó khăn. Vắ dụ như Trimble 4800, Topcon Legacy, Topcon Hiper Series, Topcon GB-500, Topcon GB-1000, Leica system 500,vvẦ Ờ độ chắnh xác trung bình: đây là loại máy thu một tần số, có cấu tạo
ựơn giản dễ mang vác và dễ sử dụng cho thu thập dữ liệu phục vụ bản ựồ và GIS. Vắ dụ như Trimble Geo-explorer XT, Ashtech Reliance. Ờ độ chắnh xác thấp: Cũng là loại máy thu một tần số nhưng có cấu tạo
gọn nhẹ nhất (thường là máy thu cầm tay) và thường ựược dùng cho các mục ựắch ựịnh vị hàng hải v..v... vắ dụ Lowrance 200, Garmin III+, Magenlan.
Hình 2.7: Máy thu GPS Topcon GB-1000 trong kỹ thuật ựo ựịa hình