VI. Những định dạng tiêu chuẩn GPS:
6.1 Định dạng RINEX:
Để tiết kiệm không gian lưu trữ, những định dạng độc quyền phát triển bởi các nhà sản xuất bộ thu GPS hầu hết là nhị phân, do đó không thể nào đọc trực tiếp khi hiển thị. Từđó tạo ra vấn đề khi kết hợp dữ liệu từ những bộ thu GPS khác nhau. Để khắc phục vấn đề này, một nhóm các nhà nghiên cứu đã phát triển một định dạng trao đổi dữ liệu được chấp nhận trên toàn thế giới. Định dạng này gọi là định dạng RINEX, nguồn gốc từ định dạng ASCII tiêu chuẩn (văn bản có thểđọc). Mặc dù một file trong định dạng ASCII chiếm nhiều không gian bộ nhớ hơn trong định dạng nhị phân, tuy nhiên, file trong định dạng RINEX có khả năng phân phối linh hoạt hơn.
Một file RINEX là kết quả chuyển đổi file từ những file nhị phân nén của chính bộ thu đó. Phiên bản phác thảo của định dạng RINEX được giới thiệu vào năm 1989, sau đó phiên bản được cập nhật nhiều lần để có thể hỗ trợ nhiều dạng dữ liệu hơn (vd:dữ liệu GLONASS) và nhiều mục đích khác.Phiên bản RINEX 2.10 hiện hành định nghĩa sáu file RINEX khác nhau, mỗi file bao gồm khu vực header và những khu vực dữ liệu:
1) file dữ liệu quan sát, 2) file thông điệp điều hướng, 3) file khí tượng ,
4) file thông điệp điều hướng GLONASS, 5) file dữ liệu vệ tinh địa tĩnh
6) file dữ liệu đồng bộ giữa đồng hồ bộ thu và đồng hồ vệ tinh.
Phiên bản 2.20 cung cấp dữ liệu từ những vệ tinh LEO (Low Earth Orbit) trang bị trong những bộ thu GPS hoặc bộ thu GPS/ GLONASS. Đối với người sử dụng, ba file
71 dhspkt-hcm-2009
RINEX được liệt kê đầu tiên trên kia là quan trọng nhất. Chiều dài mỗi dòng của tất cả những dạng file RINEX giới hạn khoảng 80 ký tự.
Quy tắc đặt tên theo đề nghịđối với những file RINEX là “ssssdddf.yyt”. Trong đó:
“ssss” : trình bày tên trạm.
“ddd” : trình bày số thứ tự ngày trong năm của bản ghi đầu tiên.
“f” : file sequence number(vd: f=0,file mang tất cả dữ liệu có trong ngày).
“yy” và “t”: lần lượt trình bày hai ký số cuối cùng của năm hiện tại và dạng file.Dạng file bao gồm những ký tự sau:”O” là file quan sát;”N” là file điều hướng;”M” là file dữ liệu khí tượng,”G”là file điều hướng GLONASS và “H’ là file thông điệp điều hướng payload GPS tĩnh.(Ví dụ,với file có tên “abcd032.01o”,file này được quan sát bởi trạm abcd, quan sát vào ngày 1,tháng hai,năm 2001).
File quan sát có chứa thông tin tiêu đề mô tả nội dung của file như là tên trạm, thông tin anten, tọa độ trạm gần đúng,số lượng và dạng quan sát, khoảng thời gian quan sát tính theo giây, thời gian của bản ghi quan sát đầu tiên, và nhiều thông tin khác. Những dạng quan sát được xác định bởi L1 và L2, và số liệu đo đạc pha thực hiện trên L1 và L2 (số chu kỳ), C1 trình bày tầm giả sử dụng mã C/A trên L1 (mét); P1 và P2 trình bày tầm giả sử dụng mã P trên cả L1 và L2 (mét); D1 và D2 trình bày tần số Doppler trên L1 và L2 (Hz). Khung thời gian GPS sử dụng đối với những file GPS trong khi khung thời gian UTC sử dụng đối với những file GLONASS.Khu vực header có thể có một vài bản ghi tùy chọn. Hai mươi ký tự cuối của mỗi bản ghi (ví dụ như từ cột 61 đến cột 80) mô tả theo đúng nguyên văn của bản ghi đó. Bản ghi cuối cùng trong khu vực header phải là “END OF HEADER”. (Hình 36)
72 dhspkt-hcm-2009
Hình 36: ví dụ về file quan sát định dạng RINEX đối với dữ liệu đơn tần
Khu vực dữ liệu chia thành hai giai đoạn; mỗi giai đoạn đều có gắn thẻ thời gian quan sát (thời gian bộ thu thu tín hiệu, theo khung thời gian GPS đối với những file GPS), số lượng và danh sách các vệ tinh, những dạng đo đạc khác nhau mô tả trong cùng một chuỗi hiện diện trong header, và chiều dài tín hiệu. Ngoài ra khu vực này còn bao gồm giá trị suy hao của tín hiệu chỉ thị sự tắc nghẽn. Độ sai lệch đồng hồ bộ thu tính theo giây có thể hiện diện hoặc không trong khu vực dữ liệu. (Hình 37 )
73 dhspkt-hcm-2009
Hình 37: Ví dụ về file điều hướng GPS
Thông điệp điều hướng mang thông tin về vệ tinh. Trong phần tiêu đề, mang những thông tin bao gồm ngày tạo file, tên cơ quan quản lý, và các thông tin có liên quan khác. Giống như file quan sát, bản ghi cuối cùng trong khu vực header của file điều hướng phải là “END OF HEADER”. Ngoài ra, khu vực header có thể mang những thông tin thêm vào như là những thông số của mô hình tầng điện ly đối với người sử dụng đơn tần. Tương tự, những tham số almanac liên quan đến thời gian GPS hoặc thời gian UTM và leap second có thểđược tùy chọn bao hàm luôn trong khu vực header của thông điệp điều hướng. Bản ghi đầu tiên trong khu vực dữ liệu mang thông tin về số PRN vệ tinh,thẻ thời gian,và những tham sốđồng hồ vệ tinh (phân cực, trôi giạt và tốc độ trôi giạt). Những bản ghi phụ mang thông tin về quỹ đạo quảng bá của vệ tinh, tình trạng vệ tinh,tuần vệ tinh (GPS week), và các thông tin có liên quan khác .
74 dhspkt-hcm-2009
Bảng thông tin GPS W eek:
File khí tượng mang thông tin có gắn kèm thời gian như là nhiệt độ (theo độ Celsius), áp suất không khí (theo milibar) và độẩm (theo phần trăm) tại cạnh quan sát. File khí tượng bắt đầu với khu vực header mang những dạng thông tin quan sát khác nhau (ví dụ như áp suất), thông tin có liên quan đến cảm biến, vị trí chính xác của cảm biến khí tượng, và một vài thông tin có liên quan khác, bản ghi cuối cùng trong khu vực header phải là “END OF HEADER”. Khu vực dữ liệu mang những thẻ thời gian (theo thời gian GPS), theo sau là dữ liệu khí tượng được sắp xếp trong cùng một chuỗi đặc trưng như trong khu vực header (Hình 38).
75 dhspkt-hcm-2009
Hình 38:ví dụ về file khí tượng RINEX
Hầu hết các nhà sản xuất bộ thu GPS đã phát triển những gói phần mềm postprocessing có khả năng chấp nhận dữ liệu GPS theo định dạng RINEX. Ngoài ra, đa số những gói này đều có khả năng chuyển dữ liệu GPS theo định dạng độc quyền của nhà sản xuất sang định dạng RINEX.Tuy nhiên, các nhà sản xuất nên biết rằng, một vài gói phần mềm thay đổi luôn những quan sát thô ban đẩu bên trong tiến trình chuyển đổi (ví dụ: điều chỉnh lại những giá trịđo đạc tầm giả thô).