Đang tải... (xem toàn văn)
Lý thuyết bình sai GPS, Trọng số trong GPS, Như chúng ta đã biết, các ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu GPS vào công tác trắc địa đã được đưa vào Việt Nam từ những năm 1991. Từ đó cho đến nay, việc ứng dụng công nghệ GPS đã có những bước phát triển rất lớn. Các lĩnh vực ứng dụng công nghệ GPS hiện nay cũng rất đa dạng, từ ứng dụng để xây dựng mạng lưới tọa độ nhà nước độ chính xác cao đến xây dựng các mạng lưới tọa độ độ chính xác thấp vv…. cùng với các ứng dụng khác nhau trong cuộc sống như: dẫn đường các phương tiện giao thông, vui chơi giải trí v.v….Các phần mềm xử lý số liệu đo GPS cũng được phát triển đa dạng. Chỉ riêng hãng TRIMBLE là hãng chế tạo máy thu GPS lớn nhất của Mỹ, trong thời gian qua đã không ngừng đưa ra thị trường các phần mềm khác nhau như: TRIMVEC, GPSURVEY 2.35, TRIMBLE TOTAL CONTROL (TTC), TRIMBLE BUSINESS CENTER (TBC) vv…Phần mềm GPSURVEY 2.35 là phần mềm khá quen thuộc với nhiều người làm công tác xử lý số liệu GPS trong thực tế sản xuất ở Việt Nam. Tuy vậy, từ ngày 14 tháng 9 năm 2011, phần mềm này đã hết hạn sử dụng và phải chuyển sang sử dụng phần mềm TTC hoặc TBC.
Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Như chúng ta đã biết, các ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu GPS vào công tác trắc địa đã được đưa vào Việt Nam từ những năm 1991. Từ đó cho đến nay, việc ứng dụng công nghệ GPS đã có những bước phát triển rất lớn. Các lĩnh vực ứng dụng công nghệ GPS hiện nay cũng rất đa dạng, từ ứng dụng để xây dựng mạng lưới tọa độ nhà nước độ chính xác cao đến xây dựng các mạng lưới tọa độ độ chính xác thấp vv…. cùng với các ứng dụng khác nhau trong cuộc sống như: dẫn đường các phương tiện giao thông, vui chơi giải trí v.v….Các phần mềm xử lý số liệu đo GPS cũng được phát triển đa dạng. Chỉ riêng hãng TRIMBLE là hãng chế tạo máy Sinh viên: Vũ Đình Lê 1 Lớp: Trắc Địa B – K5 Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp thu GPS lớn nhất của Mỹ, trong thời gian qua đã không ngừng đưa ra thị trường các phần mềm khác nhau như: TRIMVEC, GPSURVEY 2.35, TRIMBLE TOTAL CONTROL (TTC), TRIMBLE BUSINESS CENTER (TBC) vv…Phần mềm GPSURVEY 2.35 là phần mềm khá quen thuộc với nhiều người làm công tác xử lý số liệu GPS trong thực tế sản xuất ở Việt Nam. Tuy vậy, từ ngày 14 tháng 9 năm 2011, phần mềm này đã hết hạn sử dụng và phải chuyển sang sử dụng phần mềm TTC hoặc TBC. Trong thời gian học tập tại Khoa trắc địa, Trường Đại học Mỏ- Địa chất, chúng em đã được học môn Định vị vệ tinh. Môn học này đã cung cấp những kiến thức cần thiết để người học biết về công nghệ GPS nói riêng và các hệ thống định vị vệ tinh dẫn đường GNSS nói chung. Để nâng cao kiến thức lý thuyết, kỹ năng thực hành xử lý tính toán các mạng lưới GPS và được sự phân công của Bộ môn Trắc địa cao cấp, Khoa Trắc địa, em đã nhận và thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề tài “ Nghiên cứu ảnh hưởng của phương pháp tính trọng số trị đo đến kết quả bình sai lưới GPS ’’. Dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo PGS.TS. Đặng Nam Chinh và sau quá trình tìm hiểu nghiên cứu thực tế em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp mà nhà trường giao cho. Trong quá trình thực hiện dù đã rất cố gắng nhưng đồ án cũng không tránh khỏi những sai sót. Kính mong hội đồng xét duyệt đồ án xem xét và đóng góp ý kiến để em hoàn thành đồ án khi bảo vệ đồ án và hoàn thiện hơn những kiến thức tìm hiểu về đồ án. Em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày tháng năm 2014 Người thực hiện đồ án Vũ Đình Lê CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GPS 1.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA CÔNG NGHỆ ĐỊNH VỊ VỆ TINH Sau khi Liên Xô phóng vệ tinh nhân tạo đầu tiên của trái đất (Sputnik-1) vào tháng 10 năm 1957, con người đã có ý tưởng sử dụng vệ tinh nhân tạo vào nhiệm vụ định vị dẫn đường các phương tiện trên mặt đất. Hai quốc gia đi đầu trong lĩnh vực này là Liên Xô (nay là Nga) và Mỹ. Có thể điểm qua một số giai đoạn phát triển của Sinh viên: Vũ Đình Lê 2 Lớp: Trắc Địa B – K5 Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp lĩnh vực định vị vệ tinh mà hai quốc gia này đã đạt được trong thời gian từ năm 1957 đến nay. Bảng 1- Niên biểu lịch sử phát triển của định vị vê tinh Năm Sự kiện 1957 Vệ tinh nhân tạo đầu tiên Sputnik – 1 của Nga được phóng lên vũ trụ. 1958 - Xác định độ dẹt cực trái đất bằng số liệu vệ tinh (f = 1/298.3). - Phóng vệ tinh nhân tạo Explorer – 1 1959 - Hàm điều hòa đới bậc 3 (Xác định trái đất có hình dạng quả lê). - Lý thuyết chuyển động của vệ tinh nhân tạo. - Vệ tinh Transit đầu tiên được phóng lên vũ trụ với khởi đầu được chế tạo để hỗ trợ cho đội tàu ngầm của Mỹ sau đó được phát triển trở thành hệ thống định vị toàn cầu. 1960 - Phóng vệ tinh nhân tạo Transit – 1B - Phóng vệ tinh nhân tạo Echo – 1 - Lý thuyết quỹ đạo vệ tinh (Kaula). 1962 Phóng vệ tinh nhân tạo Anna – 1B 1963 - Thực hiện nghiên cứu về hệ thống không gian làm cơ sở cho hệ thống dẫn đường cho phương tiện chuyển động nhanh theo 3 chiều không gian. Việc nghiên cứu này trực tiếp đẫn tới khái niệm “Hệ thống định vị toàn cầu’’. - Nghiên cứu hệ thống 1964 Phát triển hệ thống vệ tinh Timation. 1967 Vệ tinh Timation đầu tiên được phóng lên vũ trụ vào tháng 5. 1968 - Bộ quốc phòng Mỹ thành lập Ủy ban thực hiện vệ tinh dẫn đường (NAVSEC) để phối hợp các nhóm vệ tinh dẫn đường (Transit của hải quân, Chương trình Timation và SECOR của quân đội). - Nghiên cứu và làm sáng tỏ “khái niệm dẫn đường vệ tinh cơ bản’’ bao gồm các vấn đề như lựa chọn tần số sóng mang ( dải L đối lập với dải C), thiết kế cấu trúc tín hiệu và lựa chọn định hình quỹ đạo vệ tinh. 17/12/1973 Thực hiện hệ thống NAVSTAR GPS. Cấu hình hệ thống được thông qua bao gồm 24 vệ tinh chuyển động trong những quỹ đạo nghiêng chu kỳ 12 giờ đồng hồ. 14/7/1974 Vệ tinh NAVSTAR đầu tiên được phóng lên vũ trụ Sinh viên: Vũ Đình Lê 3 Lớp: Trắc Địa B – K5 Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp 1977 - Vệ tinh NAVSTAR thứ 2 được phóng và mang theo đồng hồ nguyên tử đầu tiên. - Thực hiện kiểm tra trên thiết bị người sử dụng ở Yuma, Arizona. 1978 Vệ tinh Block I đầu tiên được phóng vào vũ trụ. Toàn bộ 11 vệ tinh Block I được phóng trong khoảng thời gian từ 1978 – 1985. 1980 Phóng vệ tinh GPS đầu tiên thực hiện những bộ cảm ứng hệ thống phát tiếng nổ hạt nhân hoạt động tổng hợp. 1982 Liên Xô phóng vệ tinh GLONASS đầu tiên lên quỹ đạo. 1983 Phóng vệ tinh GPS đầu tiên thực hiện hệ thống dò tìm các vụ nổ hạt nhân (NDS) 1985 GPS được sử dụng cho máy bay, tàu thủy và máy xách tay gọn nhẹ. 1987 Các nhà khảo sát bắt đầu sử dụng kỹ thuật nâng cao độ chính xác bao gồm kỹ thuật GPS Vi phân (DGPS) có sử dụng trị đo pha sóng mang. 14/2/1989 Vệ tinh đầu tiên của các vệ tinh Block II được phóng vào vũ trụ từ Cape Canaveral AFT, Florida trên dàn phóng Delta II. 25/3/1990 Mỹ kích hoạt nhiễu cố ý SA (Selective Availability) làm suy giảm độ chính xác dẫn đường GPS có chủ đích. 8/12/1993 Mỹ đã hoàn thành phóng lên quỹ đạo đủ 24 vệ tinh GPS theo thiết kế 5/2000 Mỹ bỏ nhiễu cố ý SA 12/2011 Nga đã phóng đủ 24 vệ tinh GLONASS lên quỹ đạo 1.2. HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GPS Hệ thống định vị toàn cầu, viết tắt là GPS (Global Positioning System) là hệ thống định vị dẫn đường toàn cầu sử dụng vệ tinh nhân tạo của Trái đất (Global Navigation Satellite System (GNSS), được phát triển bởi bộ quốc phòng Hoa Kỳ. Hệ thống GPS được bắt đầu triển khai từ năm 1978 và hoàn thành vào năm 1993. GPS sử dụng 24 đến 32 vệ tinh bay ở quỹ đạo trung bình (Medium Earth Orbit) quanh trái đất, phát tín hiệu sóng điện từ tới các thiết bị thu GPS nhằm xác định chính xác vị trí máy thu GPS, thời gian và vận tốc của chúng. Hệ thống GPS bao gồm các bộ phận ( hợp phần ) như sau: 1.2.1. Phần điều khiển (Control Sement). Sinh viên: Vũ Đình Lê 4 Lớp: Trắc Địa B – K5 Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Phần điều khiển của GPS gồm 8 trạm mặt đất trong đó có 4 trạm theo dõi (Monitor Station): Diego Garcia, Ascension, Kwajalein, Hawaii. Một trạm điều khiển trung tâm (Master Control Station) và 3 trạm hiệu chỉnh số liệu (Upload Station).(hình 1.1) Hình 1.1. Vị trí các trạm trong phần điều khiển của GPS Mục đích của phần điều khiển là hiển thị sự hoạt động của các vệ tinh, xác định quỹ đạo của chúng, xử trí các đồng hồ nguyên tử, truyền các thông tin cần phổ biến ( thông tin đạo hàng) lên các vệ tinh, cập nhật 3 lần/ ngày. Lưới trắc địa kết nối các trạm này được xác định bằng phương pháp giao thoa đường đáy dài (VLBI). Trạm trung tâm làm nhiệm vụ tính toán lại tọa độ các vệ tinh theo số liệu của 4 trạm theo dõi thu được từ vệ tinh. Sau khi tính toán các số liệu được gửi từ trạm trung tâm tới 3 trạm hiệu chỉnh số liệu và từ đó gửi tiếp tới các vệ tinh. Như vậy trong vòng 1 giờ các vệ tinh đều có một số liệu đã được hiệu chỉnh để phát tới các máy thu tín hiệu từ vệ tinh. 1.2.2. Phần không gian (Space Sement). Phần không gian gồm 32 vệ tinh (theo thiết kế là 24 vệ tinh) phân bố trên 6 quỹ đạo gần tròn, trên mỗi quỹ đạo có 5 đến 6 vệ tinh mặt phẳng nghiêng với mặt phẳng xích đạo một góc 55º. Bán kính quỹ đạo xấp xỉ 26560km, tức các vệ tinh có cao độ so với mặt đất cỡ 20200km. Chu kỳ chuyển động của vệ tinh trên quỹ đạo là 718 phút (~12 giờ). Số lượng vệ tinh có thể quan sát được tủy thuộc vào thời gian và vị trí quan trắc trên trái đất, nhưng có thể nói rằng ở bất kỳ thời gian và vị trí nào trên trái đất cũng có thể quan trắc được tối thiểu 4 vệ tinh tối đa 11 vệ tinh. Sinh viên: Vũ Đình Lê 5 Lớp: Trắc Địa B – K5 Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Hình 1.2. Phần không gian của GPS Trên mỗi vệ tinh trang bị 4 đồng hồ nguyên tử cesium (là loại đồng hồ cực kỳ chính xác 10-12). Đồng hồ sản sinh ra dao động cơ sở có tần số fo = 10.23 MHz Có 2 mã đo: – Mã C /A có tần số 1,023 MHz = fo/10 và có chiều dài 1 msec – Mã P có tần số 10,23 MHz = fo và có chiều dài 266, 4 ngày 2 mã đo được điều biến bởi 2 sóng mang L1 = 1575.42 MHz (mã P và C/A) và L2 = 1227.60 MHz (chỉ có mã P) Cả 2 sóng mang L1, L2 điều biến bằng các thông tin đạo hàng bao gồm: Ephemeride của vệ tinh thời gian, số hiệu chỉnh cho đồng hồ vệ tinh, tình trạng của hệ thống vệ tinh vv… Mỗi vệ tinh có trọng lượng 930 Kg và có tuổi thọ từ 7.5 đến 10 năm. Nếu vệ tinh nào hỏng đều được thay thế ngay để bảo đảm tính chặt chẽ cấu trúc của hệ thống . Tuy vậy, theo chương trình (kế hoạch) người ta vẫn phóng lên các quỹ đạo các vệ tinh mới trong khi các vệ tinh cũ vãn còn sử dụng, chính vì thế số vệ tinh GPS thực tế nhiều hơn số vệ tinh thiết kế. Các nhiệm vụ chủ yếu của vệ tinh GPS: - Nhận và lưu giữ lịch vệ tinh mới được gởi lên từ trạm điều khiển -Thực hiện các phép xử lý có chọn lọc trên vệ tinh bằng các bộ vi xử lý đặt trên vệ tinh. - Duy trì khả năng chính xác cao của thời gian bằng hai đồng hồ nguyên tử Cesium và 2 đồng hồ hồng ngọc Rubidium. - Thay đổi quỹ đạo bay của vệ tinh theo sự điều khiển của trạm mặt đất. Sinh viên: Vũ Đình Lê 6 Lớp: Trắc Địa B – K5 Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp - Truyền thông tin và tín hiệu trên 2 tần số L1 và L2 rất ổn định và nhất quán. Từ năm 2008, các vệ tinh GPS khối II-F đã phát thêm tín hiệu L5 ngoài các tín hiệu L1, L2. 1.2.3. Phần sử dụng (User Segment). Bộ phận người sử dụng bao gồm tất cả mọi người sử dụng quân sự và dân sự Phần sử dụng bao gồm các máy thu tín hiệu từ vệ tinh trên đất liền, máy bay và tàu thủy Phân loại máy thu: có 4 nhóm máy thu GPS như sau: – Nhóm 1: Máy thu chỉ xử lý duy nhất mã C /A trên tần số L1. – Nhóm 2: Máy thu xử lý mã C /A và phase sóng mang L1 thường gọi tắt là máy thu 1 tần số. – Nhóm 3: Máy thu xử lý mã C /A và phase sóng mang L1, L2 thường gọi tắt là máy thu 2 tần số. – Nhóm 4: Máy thu xử lý mã Y và 2 phase sóng mang L1, L2 chỉ có quân đội Mỹ và đồng minh mới có. Toàn bộ phần cứng GPS hoạt động trong hệ thống tọa độ WGS – 84 với kích thước bán trục lớn ellipsoid. a = 6378137.0, độ dẹt f = 1: 298,25722 Phần sử dụng GPS gồm 3 phần chính: – Phần cứng – Phần mềm – Phần triển khai công nghệ Phần cứng: Bao gồm máy thu mạch điện tử, các bộ dao động tần số vô tuyến RF (Radio Friquency), các ăng ten và các thiết bị ngoại vi cần thiết để hoạt động máy thu. Phần mềm: Bao gồm những chương trình tính dùng để xử lý dữ liệu cụ thể, chuyển đổi những thông báo GPS thành những thông tin định vị hoặc dẫn đường hữu ích. Phần triển khai công nghệ hướng tới lĩnh vực liên quan đến GPS như: Cải tiến thiết kế máy thu, xây dựng hệ thống tăng cường như triển khai định vị GPS vi phân, phân tích và mô hình hóa hiệu ứng của các ăng ten khác nhau, hiệu ứng truyền sóng và sự phối hợp của chúng trong các phần mềm xử lý số liệu 1.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG TẠO RA TRỊ ĐO CỦA HỆ THỐNG GPS. Trị đo GPS là những số liệu mà máy thu GPS nhận được từ tín hiệu của vệ tinh truyền tới. Mỗi vệ tinh GPS phát 4 thông số cơ bản cho việc đo đạc và được chia thành 2 nhóm: – Nhóm trị code: C/A- code, p- code. – Nhóm trị đo pha L1, L2 và tổ hợp L1/L2 Sinh viên: Vũ Đình Lê 7 Lớp: Trắc Địa B – K5 Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Các trị đo này có thể sử dụng riêng biệt hoặc kết hợp để xác định khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu. Một số máy thu GPS có thể có thêm trị đo Doppler. 1.3.1. Trị đo theo mã (code): Trong trường hợp này, máy thu nhận được code phát đi từ vệ tinh, so sánh với code tương tự do máy thu tự tạo ra nhằm xác định thời gian truyền tín hiệu từ vệ tinh đến máy thu và từ đó nhận được khoảng cách giả từ máy thu đến vệ tinh được xác định theo công thức: S = c.t + c.δt + δ (1.3.1) Trong đó: c là vận tốc truyền sóng (ánh sáng) = 299792458 m/s; t là thời gian truyền tín hiệu (sóng); δt là số hiệu chỉnh do sự không đồng bộ đồng hồ máy thu và vệ tinh; δ là sai số do môi trường truyền tín hiệu Hiện nay độ chính xác định vị với trị đo code có thể đạt tới 30m. Với độ chính xác đó, trị đo code được sử dụng trong định vị đạo hàng và trong đo đạc độ chính xác thấp. Hình 1.3. Nguyên lý đo khoảng cách giả theo code 1.3.2. Trị đo pha sóng tải: Sóng tải (hay sóng mang) được phát đi từ vệ tinh có chiều dài bước sóng không đổi. Nếu gọi λ là chiều dài bước sóng thì khoảng cách giữa vệ tinh và máy thu GPS là: S = N.λ + φλ (1.3.2) Trong đó: N là số nguyên lần bước sóng; φ là trị đo pha của sóng tải; Sinh viên: Vũ Đình Lê 8 Lớp: Trắc Địa B – K5 Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Hình 1.4. Nguyên lý đo pha sóng tải Trị đo pha chính là phần lẻ bước sóng thể hiện qua độ di pha giữa sóng tải thu được từ vệ tinh và sóng tải do máy thu tạo ra. Phần lẻ này có thể đo được với độ chính xác cỡ 1% bước sóng, tức cỡ vài mm. Trong đó: R = 222 )()()( PsPsPs ZZYYXX −+−+− = C.t + C.∆t (1.3.3) R - là khoảng cách đúng từ vệ tinh đến máy thu; C - là tọa độ sóng; s X , s Y , s Z - là tọa độ không gian 3 chiều của vệ tinh; P X , P Y , P Z - là tọa độ không gian 3 chiều của vị trí ăng ten máy thu; c - là vận tốc truyền sóng (ánh sáng) = 299792458 m/s; λ - là chiều dài bước sóng tải; (λ = c/f) Từ công thức (2.2) chúng ta có: φ = (f/c).S – N (1.3.4) Xét công thức 2.4 chúng ta có thể viết: φ(t) = s pp s Ntt +− )()( φφ (1.3.5) )(t s φ - là Pha của sóng tại thời điểm t khi vệ tinh bắt đầu bắt tín hiệu; )(t p φ - Pha của sóng tại thời điểm t khi máy thu nhận tín hiệu; s p N - Số nguyên lần bước sóng. Từ công thức trên suy ra: φ(t) = s pp s Ntt +− )()( φφ - (f/c). s p S (1.3.6) Chúng ta có thể viết (2.6) dưới dạng như sau: φ(t) = - (f/c). s p S - s p s p tt γβα +− )()( (1.3.7) Sinh viên: Vũ Đình Lê 9 Lớp: Trắc Địa B – K5 Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Trong đó: )(t p α - Thành phần ảnh hưởng hệ thống pha (t) do máy thu gây ra (chủ yếu là số hiệu chỉnh đồng hồ máy thu). )(t s β - Thành phần ảnh hưởng hệ thống pha (t) do vệ tinh gây ra (chủ yếu là số hiệu chỉnh đồng hồ vệ tinh). s p γ - Thành phần ảnh hưởng hệ thống pha (t) do vệ tinh và máy thu gây ra không phụ thuộc vào thời gian (chủ yếu là s pp s Ntt +− )()( 00 φφ , trong đó 0 t là thời điểm bắt đầu đo). Định vị với trị đo pha sóng tải có độ chính xác cao hơn định vị với trị đo code, do đó trị đo pha sóng tải được sử dụng trong bài toán định vị tương đối. Vấn đề chính trong trường hợp này là xác định số nguyên làn bước sóng (số nguyên đa trị N) giữa ăng ten máy thu và vệ tinh. 1.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH VỊ BẰNG GPS. 1.4.1 Phép định vị tĩnh và định vị động. Hệ thống GPS có thể được dùng để định vị các vật thể tĩnh tại hoặc các vật thể chuyển động. Mặc dù trị quan trắc là như nhau, nhưng trên thực tế do ăngten tĩnh hoặc động khác nhau nên dãn đến những khác nhau rất lớn. Nếu ăngten cố định chúng ta có thể quan trắc nhiều cự li đến vệ tinh khác nhau, việc làm này cho phép ta có những trị đo dư thừa, giải nghiệm từ nhiều trị đo và nhận được độ chính xác cao của vị trí được xác định. Khi ăngten chuyển động chúng ta chỉ có thể nhận được những chỉ định (Fix) tức thời, (thông thường từ 4 cự ly được quan trắc đồng thời hoặc gần như đồng thời) không có số đo dư thừa. Trong trường hơp định vị tĩnh, chúng ta có thể nhận được hoặc là một kết quả theo thời gian thực, trong đó mỗi trị quan trắc mới đều được xử lý sao cho có thể cải thiện được trị toạ độ vị trí đã được xác định trước đó, hoặc là các trị quan trắc có thể được xử lý sau khi kết thúc công tác ngoài trời. Chúng ta gọi là nghiệm xử lý sau (postprocessed solution). Trong phép định vị động, thường người ta cũng tìm kiếm nghiệm theo thời gian thực, nhưng nghiệm này chỉ bao gồm một vị trí ( Fix ) tại một thời điểm. Một chuỗi các kết quả tại những chỉ định này (lộ trình rời rạc của phương tiện lưu thông) có thể được xử lý bằng cách sử dụng một trong số những thủ thuật tiếp cận bằng đường cong trơn. Trên hình 1.5. là các phương thức định vị bằng GPS, gồm định vị tuyệt đối (a), định vị tương đối (b), định vị tuyệt đối động (c) và định vị tương đối động (d). Sinh viên: Vũ Đình Lê 10 Lớp: Trắc Địa B – K5 [...]... cách đo được là hàm của thời gian và tốc độ lan truyền tín hiệu trong không gian giữa vệ tinh và máy thu Vì vậy kết quả đo chịu ảnh hưởng trực tiếp từ các nguồn sai số vệ tinh, máy thu, môi trường làn truyền tín hiệu và các nguồn sai số khác Các nguồn sai số đó có tính chất hệ thống và tính chất ngẫu nhiên ảnh hưởng đến kết quả đo GPS 1.5.1 Sai số do đồng hồ Sai số đồng hồ gồm sai số đồng hồ vệ tinh,... thu dưới các rặng cây Ngoài các nguồn sai số chủ yếu trên đây còn có các nguồn sai số khác như sai số do ảnh hưởng chuyển động cực của trái đất, do triều tịch của trái đất, do hiệu ứng của thuyết tương đối, sai số vị trí của máy thu, sai số vị trí tâm pha của ăng ten Trong định vị chính xác cao cần phải xem xét và tìm biện pháp giảm ảnh hưởng của các nguồn sai số này Sinh viên: Vũ Đình Lê 15 Lớp: Trắc... nhưng không phải hoàn toàn không có sai số Trong đó sai số hệ thống lớn hơn sai số ngẫu nhiên rất nhiều, nhưng có thể dùng mô hình để cải chính sai số hệ thống, do đó sai số ngẫu nhiên trở thành chỉ tiêu quan trọng để đánh giá độ chính xác của đồng hồ Khi trạm đo tiến hành quan trắc đồng bộ đối với vệ tinh thì ảnh hưởng của sai số đồng hồ vệ tinh đối với trị đo của 2 trạm là như nhau Đồng hồ máy thu... máy thu, khi quan trắc đồng thời nhiều vệ tinh thì sai số đồng bộ máy thu có ảnh hưởng như nhau đối với các trị đo tương ứng và các sai số đồng hồ của các máy thu có thể được coi là độc lập với nhau Trong đó định vị GPS tương đối, sử dụng các sai phân bậc 1, 2 , 3 có thể loại trừ hoặc giảm thiểu ảnh hưởng sai số đồng hồ trong kết quả đo 1.5.2 Sai số do quỹ đạo vệ tinh Sinh viên: Vũ Đình Lê 13 Lớp:... xác định Các trị đo là chiều dài và phương vị của các cạnh được dự kiến đo trong lưới Khi đo mỗi cạnh của lưới đo GPS ta lập được 2 phương trình số hiệu chỉnh là: - Phương trình số hiệu chỉnh chiều dài cạnh - Phương trình số hiệu chỉnh phương vị cạnh Nếu cạnh đo GPS được đo từ điểm i đến điểm j ta sẽ lập được 2 phương trình số hiệu chỉnh như sau: 1 Phương trình số hiệu chỉnh chiều dài cạnh: v s = −... (2.1.13) a – là sai số cố định (mm) b – là hệ số sai số tỷ lệ D – là chiều dài cạnh đo (km) p '' , q '' - là các hệ số tùy thuộc vào từng loại máy đo (Ví dụ: với máy thu 4600 LS ta có: a = 5mm, b = 1; p '' = 1, q '' = 1) Từ đó, sai số của các trị đo và trọng số tương ứng của cá trị đo được tính theo công thức tổng quát: Pi = C mi2 (2.1.14) Dựa vào thuật toán bình sai gián tiếp ta có trình tự tính toán như... hạn của sai số khép vòng đo đồng bộ và cần tuân thủ quy định này: Sinh viên: Vũ Đình Lê 23 Lớp: Trắc Địa B – K5 Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp Để đảm bảo độ tin cậy của kết quả đo GPS, phát hiện được sai số thô trong kết quả đo cần phải tạo thành vòng đo không đồng bộ từ 3 cạnh, 4 cạnh, 5 cạnh, Khi trong lưới GPS có một số điểm khởi tính cũng có thể tạo thành tuyến phù hợp từ một số. .. pháp sau: - Ước tính lưới GPS với các trị đo tương quan ∆X, ∆Y, ∆Z - Ước tính lưới GPS với các trị đo cạnh S và phương vị α Ước tính lưới GPS với các trị đo cạnh S và phương vị α Phương pháp này, việc ước tính chặt chẽ được thực hiện theo bài toán bình sai Sinh viên: Vũ Đình Lê 28 Lớp: Trắc Địa B – K5 Trường Đại học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp gián tiếp trên cơ sở chọn ẩn số là tọa độ của các điểm... hình hình học GPS và độ chính xác Độ chính xác định vị điểm bằng công nghệ GPS phụ thuộc vào hai yếu tố: Cấu hình hình học vị trí vệ tinh và độ chính xác đo đạc Thành phần thông thường của độ chính xác đo đạc GPS là sai số đo dài tương đương của người sử dụng (UERE – User Equivalent Ranger Error) thể hiện ảnh hưởng tổng hợp của tín hiệu tin cậy của lịch thiên văn, sai số truyền sóng, sai số đồng hồ đo... ij j ij 2 Phương trình số hiệu chỉnh phương vị cạnh: vα = aij δ x + bij δ y − aij δ x − bij δ y + lα ij i i j j ij j ij (2.1.11) Trong đó: aij = 0 ρ '' sin α ij ; 0 sij bij = − 0 ρ '' cos α ij 0 sij Khi ước tính lưới, trong các phương trình số hiệu chỉnh trên không cần quan tâm đến các số hạng tự do Sai số trung phương chiều dài và sai số trung phương phương vị cạnh trong lưới thường được tính theo . nghiệp Các trị số DOP thường dùng nhất lạ: VDOP.σo là độ chính xác tiêu chuẩn trong cao độ; HDOP.σo là độ chính xác vị trí mặt phẳng 2D; TDOP.σo là độ chính xác tiêu chuẩn trong thời gian THDOP.σo là. vệ tinh có thể quan sát được tủy thuộc vào thời gian và vị trí quan trắc trên trái đất, nhưng có thể nói rằng ở bất kỳ thời gian và vị trí nào trên trái đất cũng có thể quan trắc được tối thiểu. giao hội không gian, các khoảng cách đo được từ máy thu đến các vệ tinh có tọa độ đã biết. Khoảng cách đo được là hàm của thời gian và tốc độ lan truyền tín hiệu trong không gian giữa vệ tinh