(Đồ án) nghiên cứu hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu GPS

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 3 Chương 1 VỆ TINH VÀ HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU 5 1.1 Khái quát về vệ tinh và quĩ đạo của chúng 5 1.1.1 Các vệ tinh nhân tạo 6 1.1.2 Các loại quỹ đạo vệ tinh 10 1.1.3 Các nước có khả năng phóng vệ tinh nhân tạo 11 1.2 Hệ thống định vị toàn cầu 12 1.2.1 Lịch sử phát triển 12 1.2.2 Các hệ thống dẫn đường, định vị trước GPS 13 1.3 Các hệ thống định vị toàn cầu 19 1.3.1 Hệ thống GPS 21 1.3.2 Hệ thống GLONASS 22 1.3.3 Hệ thống GALILEO 25 1.3.4 So sánh các hệ thống 28 Chương 2 HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GPS 30 2.1 Khái quát Hệ thống định vị toàn cầu GPS 30 2.2 Nguyên lý cơ bản của hệ thống định vị toàn cầu 32 2.2.1 Cơ cấu của hệ thống định vị toàn cầu 32 2.3 Đặc điểm kỹ thuật của hệ thống GPS 35 2.3.1 Đồng hồ GPS 35 2.3.2 Tần số GPS 37 2.3.3. Cấu trúc tín hiệu 38 2.4 Xác định khoảng cách giả để định vị 41 2.4.1 Phương pháp đo cự ly giả 42 2.4.2 Xác định vị trí từ khoảng cách giả 45 2.5 Lịch vệ tinh 47 2.5.1 Khái niệm 47 2.5.2 Cấu trúc bản tin dẫn đường (Navigation Message) 48 2.6 Một số tham số và thuật toán xử lý bản tin vệ tinh 55 2.6.1 Các hằng số toán học 55 2.6.2 Hệ toạ độ WGS (World Geodetic System) 55 2.6.3 Độ chính xác khoảng cách người sử dụng URT (User Ranger Accuracy) 56 2.6.4 Giờ UTC (Universal Time Coordinated). 56 2.7 Độ chính xác và sai số của hệ thống GPS 57 2.7.1 Khái quát về độ chính xác và sai số của hệ thống GPS 57 2.7.2 Sai số khâu vệ tinh và khâu điều khiển 59 2.7.3 Sai số thời gian lan truyền sóng 60 Chương 3 ỨNG DỤNG DẪN ĐƯỜNG CỦA HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GPS 64 3.1 Khái quát những phương pháp dẫn đường 64 3.1.1 Sơ lược lịch sử xác định vị trí và dẫn đường 64 3.1.2 Những phương pháp dẫn đường 67 3.2 Dẫn đường bằng hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu (GNSS) 68 3.2.1 Một số hệ toạ độ sử dụng trong dẫn đường 69 3.2.2 Dẫn đường trong phương tiện bay 73 3.2.3 Tính toán tốc độ phương tiện bay 79 3.2.4 Giới thiệu máy thu GPS dùng cho máy bay và hệ thống dẫn đường TNL 1000 TRIMBLE 80 3.3 Hiện đại hoá hệ thống GPS 84 3.3.1 Những nhược điểm của hệ thống GPS hiện tại 85 3.3.2 Những phương thức nâng cấp GPS 86 3.4 Hệ thống định vị vi sai DGPS 88 3.4.1 Khái quát về hệ thống DGPS 88 3.4.2 Các đặc điểm phát sóng vô tuyến của hệ thống dẫn đường 89

MỤC LỤC

Chương 1 4

VỆ TINH VÀ HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU 4

1.1 Khái quát v v tinh v qu o c a chúng ề ệ à ĩ đạ ủ 4

1.1.1 Các v tinh nhân t o ệ ạ 5

1.1.2 Các lo i qu o v tinh ạ ỹ đạ ệ 9

1.1.3 Các n c có kh n ng phóng v tinh nhân t o ướ ả ă ệ ạ 10

1.2 H th ng nh v to n c u ệ ố đị ị à ầ 11

1.2.1 L ch s phát tri n ị ử ể 11

1.2.2 Các h th ng d n ệ ố ẫ đườ ng, nh v tr c GPS đị ị ướ 12

1.3 Các h th ng nh v to n c u ệ ố đị ị à ầ 18

1.3.1 H th ng GPS ệ ố 20

1.3.2 H th ng GLONASS ệ ố 21

1.3.3 H th ng GALILEO ệ ố 24

1.3.4 So sánh các h th ng ệ ố 27

Chương 2 28

HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GPS 29

2.1 Khái quát H th ng nh v to n c u GPS ệ ố đị ị à ầ 29

2.2 Nguyên lý c b n c a h th ng nh v to n c u ơ ả ủ ệ ố đị ị à ầ .31

2.2.1 C c u c a h th ng nh v to n c u ơ ấ ủ ệ ố đị ị à ầ 31

2.3 c i m k thu t c a h th ng GPS Đặ đ ể ỹ ậ ủ ệ ố 34

2.3.1 Đồ ng h GPS ồ 34

2.3.2 T n s GPS ầ ố 36

2.3.3 C u trúc tín hi u ấ ệ 37

2.4 Xác nh kho ng cách gi nh v đị ả ả để đị ị 40

2.4.1 Ph ng pháp o c ly gi ươ đ ự ả 41

2.4.2 Xác nh v trí t kho ng cách gi đị ị ừ ả ả 44

2.5 L ch v tinh ị ệ 46

2.5.1 Khái ni m ệ 46

2.5.2 C u trúc b n tin d n ấ ả ẫ đườ ng (Navigation Message) 47

2.6 M t s tham s v thu t toán x lý b n tin v tinh ộ ố ố à ậ ử ả ệ 53

2.6.1 Các h ng s toán h c ằ ố ọ 53

2.6.2 H to WGS (World Geodetic System) ệ ạ độ 54

2.6.3 Độ chính xác kho ng cách ng i s d ng URT (User Ranger Accuracy) ả ườ ử ụ 54

2.6.4 Gi UTC (Universal Time Coordinated) ờ 55

2.7 Độ chính xác v sai s c a h th ng GPS à ố ủ ệ ố 56

2.7.1 Khái quát v chính xác v sai s c a h th ng GPS ề độ à ố ủ ệ ố 56

2.7.2 Sai s khâu v tinh v khâu i u khi n ố ệ à đ ề ể 58

2.7.3 Sai s th i gian lan truy n sóng ố ờ ề 59

Chương 3 62

ỨNG DỤNG DẪN ĐƯỜNG CỦA 62

HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GPS 62

3.1 Khái quát nh ng ph ng pháp d n ữ ươ ẫ đườ 63 ng 3.1.1 S l c l ch s xác nh v trí v d n ơ ượ ị ử đị ị à ẫ đườ 63 ng 3.1.2 Nh ng ph ng pháp d n ữ ươ ẫ đườ 65 ng 3.2 D n ẫ đườ ng b ng h th ng nh v v tinh to n c u (GNSS) ằ ệ ố đị ị ệ à ầ 67

3.2.1 M t s h to s d ng trong d n ộ ố ệ ạđộ ử ụ ẫ đườ 67 ng 3.2.2 D n ẫ đườ ng trong ph ng ti n bay ươ ệ 72

3.2.3 Tính toán t c ph ng ti n bay ố độ ươ ệ 77

3.2.4 Gi i thi u máy thu GPS dùng cho máy bay v h th ng d n ớ ệ à ệ ố ẫ đườ ng TNL - 1000 TRIMBLE 79

3.3 Hi n i hoá h th ng GPS ệ đạ ệ ố 83

3.3.1 Nh ng nh c i m c a h th ng GPS hi n t i ữ ượ đ ể ủ ệ ố ệ ạ 84

3.3.2 Nh ng ph ng th c nâng c p GPS ữ ươ ứ ấ 85 3.4 H th ng nh v vi sai DGPS ệ ố đị ị 87 3.4.1 Khái quát v h th ng DGPS ề ệ ố 87 3.4.2 Các c i m phát sóng vô tuy n c a h th ng d n đặ đ ể ế ủ ệ ố ẫ đườ 88 ng

LỜI NÓI ĐẦU

Từ những năm cuối thế kỷ 20 tới nay trên thế giới đã trải qua nhiều sựkiện quan trọng

* Về mặt chính trị: Thế giới có xu hướng hoà bình, tuy vẫn còn tồn tại một

vài vùng có chiến tranh sắc tộc sảy ra Đất nước ta tình hình chính trị tươngđối ổn định, đã tạo điều kiện tốt cho việc phát triển kinh tế và các mặt kháccủa cuộc sống

* Về kinh tế: Nền kinh tế thế giới phát triển mạnh mẽ dưới tác động của

khoa học kỹ thuật, hàng hoá của các lĩnh vực ngày càng tăng về số lượng,chất lượng Nhu cầu trao đổi giữa các quốc gia càng tăng và kinh tế thế giới

có xu hướng toàn cầu hoá Nó chi phối mọi quốc gia

* Về khoa học kỹ thuật: Là kỷ nguyên của máy tính Việc phát minh ra máy

tính và không ngừng hoàn thiện nó vào ứng dụng trong các ngành kinh tế đãlàm thay đổi căn bản cấu trúc cơ sở hạ tầng và thượng tầng của các ngànhkinh tế như: viễn thông, năng lượng, thương mại v.v Đặc biệt các ngànhviễn thông, điện toán đã thiết lập được các mạng viễn thông và Internet trêntoàn thế giới, nó giúp cho con người ở các quốc gia khác nhau trên thế giới cóthể trao đổi kinh nghiệm, buôn bán, hay hội thảo khoa học, đào tạo từ xa…Thông tin vệ tinh đã đóng góp một phần quan trọng trong việc kết nối cácmạng thông tin trên thế giới Ở Việt Nam, ngành viễn thông đã có những thayđổi căn bản Toàn mạng đã được điện tử số hoá, các đường thông đang đượcnâng cấp bởi băng rộng vi ba và cáp quang để đáp ứng kịp với nhu cầu trongnước và thế giới, đặc biệt là sự hoà nhập giữa các nước châu Á với toàn thếgiới

Từ các yếu tố trên cho thấy sự hội nhập toàn cầu là xu hướng tất yếu

Vì vậy, một số ngành có tính chất bức thiết cho việc hội nhập đó là các ngànhnhư viễn thông, điện toán Việc sử dụng các dịch vụ quốc tế vào nền kinh tếnước nhà là vô cùng cần thiết và quan trọng Chính những dịch vụ quốc tế nógiúp cho Việt Nam tiến kịp với thế giới Một trong các dịch vụ đó là dịch vụđịnh vị toàn cầu GPS Vì vậy việc nghiên cứu hệ thống định vị vệ tinh toàn

cầu là rất quan trọng trong giai đoạn hiện nay, đặc biệt đất nước ta trong thời

kỳ hội nhập thì việc sử dụng hệ thống định vị toàn cầu càng trở lên cần thiết

Do đó tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu GPS”.

Nội dung khoa học và các ứng dụng cơ bản thực tiễn của đồ án:

• Xác định tọa độ

• Dẫn đường, điều khiển các phương tiện

• Kiểm soát tốc độ

• Cung cấp thời gian

Ở Việt Nam các lĩnh vực khoa học công nghệ và các ngành kinh tế đã có cácứng dụng như: Các ngành giao thông vận tải: hàng không, hàng hải, vũ trụ…Tại Việt Nam đã ứng dụng GPS vào việc khảo sát và vẽ bản đồ địa chính,nhất là đo đạc vùng biển Ngoài ra, nó còn được sử dụng cho công việc khảosát vẽ bản đồ phủ sóng cho truyền hình số, thông tin di động Trong tương lai

có khả năng GPS được sử dụng làm hệ thống dẫn đường cho các ngành giaothông vận tải, hàng không, hàng hải, giao thông công cộng Chính những dịch

vụ tiện ích trên là cơ sở thực tiễn của đồ án Việc sử dụng công nghệ vệ tinh

và phương pháp đo đạc bằng kỹ thuật số trong hệ thống GPS chính là cơ sở

khoa học của đồ án Nội dung của đồ án bao gồm 3 chương, cụ thể là:

Chương 1: Vệ tinh và hệ thống định vị toàn cầu.

Chương 2: Hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu GPS.

Chương 3: Ứng dụng dẫn đường của hệ thống định vị toàn cầu GPS

Khi nghiên cứu về hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu GPS thấy đề cậpđến nhiều lĩnh vực khoa học như thông tin vệ tinh, công nghệ viễn thông, xử

lý tín hiệu… Vì hệ thống GPS chưa thực sự trở thành thương mại hóa nên cáctài liệu nói về hệ thống thường mang tính chất định tính, giới thiệu, quảngcáo Để nghiên cứu tường tận về hệ thống đòi hỏi phải có thời gian và thiết bịcũng như cập nhập kiến thức Do thời gian và trình độ bản thân có hạn chếnên chắc chắn đồ án còn có những thiếu sót Kính mong nhận được sự chỉ bảotận tình của các thầy giáo trong khoa Vô tuyến điện tử Học viện KTQS để đồ

án được hoàn thiện hơn

Chương 1

VỆ TINH VÀ HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU

1.1 Khái quát về vệ tinh và quĩ đạo của chúng

Một vệ tinh là bất kỳ một vật thể nào quay quanh một vật thể khác

(được coi là vật thể chính của nó) Mọi vật thể thuộc Hệ Mặt Trời, gồm cả

trong trường hợp của Mặt Trăng

Việc định nghĩa vật thể nào là vệ tinh không phải luôn đơn giản khi xétđến một cặp hai vật thể Bởi vì mọi vật thể đều có sức hút của trọng lực,chuyển động của vật thể chính cũng bị ảnh hưởng bởi vệ tinh của nó Nếu haivật thể có khối lượng tương đương, thì chúng thường được coi là một hệ đôi

và không một vật thể nào bị coi là vệ tinh; một ví dụ là 'tiểu hành tinh kép' 90

Hình 1-1: Vệ tinh nhân tạo Giove

Trong cách nói thông thường, thuật ngữ "vệ tinh" thường để chỉ một vệ tinh nhân tạo, nó là một vật thể do con người chế tạo và bay quanh Trái Đất

(hay một thiên thể khác) Tuy nhiên, các nhà khoa học cũng có thể sử dụngthuật ngữ đó để chỉ các vệ tinh thiên nhiên, hay các mặt trăng Nói chung,trong cách dùng thông thường, "vệ tinh thiên nhiên" là thuật ngữ để chỉ cácmặt trăng

1.1.1 Các vệ tinh nhân tạo

a - Vệ tinh nhân tạo đầu tiên

Người đầu tiên đã nghĩ ra vệ tinh nhân tạo dùng cho truyền thông lànhà viết truyện khoa học giả tưởng Arthur C Clarke vào năm 1945 Ông đãnghiên cứu về cách phóng các vệ tinh này, quỹ đạo của chúng và nhiều khíacạnh khác cho việc thành lập một hệ thống vệ tinh nhân tạo bao phủ thế giới

Ông cũng đã đề nghị 3 vệ tinh cố định đối với mặt đất (geostationary) sẽ đủ

để cung cấp cho toàn thể Trái Đất Tuy nhiên, vệ tinh nhân tạo đầu tiên là

b - Lịch sử ban đầu của chương trình vệ tinh nhân tạo Hoa Kỳ

Tháng 5 năm 1946, Dự án RAND đưa ra bước khởi đầu cho Thiết kế

tinh với những công cụ được chờ đợi sẽ làm một trong những công cụ khoahọc mạnh mẽ nhất của thế kỷ 20 Thành công của tàu vũ trụ vệ tinh có thểmang lại những tiếng vang có thể so sánh được với sự phát minh ra bomnguyên tử "

dụng các tên lửa V-2 bắt được của Đức để đo lường tại tầng cao của khí

có thể lên cao 30 km và các sóng radio để nghiên cứu tầng điện ly Từ 1946

đến 1952, nghiên cứu tầng cao của khí quyển Trái Đất được tiến hành và sử

dụng các tên lửa V-2 Điều này cho phép đo đạc áp lực, tỷ trọng và nhiệt độ

của khí quyển ở tầng cao 200 km

dưới sự chỉ huy của Văn phòng Hàng không thuộc Hải quân Hoa Kỳ Các dự

án RAND của Không quân Hoa Kỳ cuối cùng đã cho phép dự án trên hoạtđộng, nhưng không tin rằng vệ tinh là một loại vũ khí quân sự tiềm tàng; mà

họ chỉ coi nó là một công cụ khoa học, chính trị và tuyên truyền Năm 1954,

Bộ trưởng bộ quốc phòng đã nói, "Tôi không biết đến một chương trình vệtinh nào của Hoa Kỳ."

Hình 1-2: Phóng vệ tinh nhân tạo Giove lên một quỹ đạo của hệ

Galileo bằng tên lửa Soyouz

Dưới áp lực của Hội Tên lửa Hoa Kỳ, Quỹ Khoa học Quốc gia, và Năm

khi Không quân và Hải quân Hoa Kỳ cùng làm việc về Dự án Tàu vũ trụ

trong Quỹ đạo, liên quan tới việc sử dụng tên lửa Jupiter C để phóng một vệtinh nhỏ gọi là Explorer 1 vào ngày 31 tháng 1 năm 1958.

Ngày 29 tháng 7 năm 1955, Nhà trắng thông báo rằng Hoa Kỳ dự địnhphóng các vệ tinh vào mùa xuân năm 1958 Việc này sau này được gọi là Dự

quỹ đạo, khởi đầu cuộc chạy đua vũ trụ giữa hai quốc gia này

Vệ tinh nhân tạo lớn nhất hiện bay quanh Trái Đất là Trạm vũ trụ quốc tế

c - Các loại vệ tinh

Các loại vệ tinh có thể được phân chia thành các loại chính như sau:

• Vệ tinh vũ trụ là các vệ tinh được dùng để quan sát các hành tinh xaxôi, các thiên hà và các vật thể ngoài vũ trụ khác

• Vệ tinh truyền thông là các vệ tinh nhân tạo nằm trong không gian dùng

cho các mục đích viễn thông (telecommunication) sử dụng sóng radio ởtần số vi ba Đa số các vệ tinh truyền thông sử dụng các quỹ đạo đồng

bộ hay các quỹ đạo địa tĩnh, mặc dù các hệ thống gần đây sử dụng các

vệ tinh tại quỹ đạo Trái Đất tầm thấp

• Vệ tinh quan sát Trái Đất là các vệ tinh được thiết kế đặc biệt để quan

sát Trái Đất từ quỹ đạo, tương tự như các vệ tinh trinh sát nhưng đượcdùng cho các mục đích phi quân sự như kiểm tra môi trường, thời tiết,

lập bản đồ, v.v

• Vệ tinh hoa tiêu (Navigation satellite) là các vệ tinh sử dụng các tín

hiệu radio được truyền đi theo đúng chu kỳ cho phép các bộ thu sóng diđộng trên mặt đất xác định chính xác được vị trí của chúng Sự quangđãng (không có vật cản) của đường truyền và thu tín hiệu giữa vệ tinh(nguồn phát) và máy thu trên mặt đất tích hợp với những cải tiến mới

về điện tử học cho phép hệ thống vệ tinh hoa tiêu đo đạc khoảng cáchvới độ chính xác khoảng một vài mét

• Vệ tinh tiêu diệt / Vũ khí chống vệ tinh là các vệ tinh được thiết kế để

tiêu diệt các vệ tinh "đối phương", các vũ khí và các mục tiêu bay trênquỹ đạo khác Một số vệ tinh này được trang bị đạn động lực, một sốkhác sử dụng năng lượng và/hay các vũ khí hạt nhân để phá huỷ các vệtinh, ICBMs, MIRVs Cả Hoa Kỳ và Liên bang Xô viết đều có các vệtinh này Các đường dẫn bàn luận về các "Vệ tinh tiêu diệt", ASATS(Vệ tinh chống vệ tinh) gồm USSR Tests ASAT weapon và ASATTest

• Vệ tinh trinh sát là những Vệ tinh quan sát Trái Đất hay Vệ tinh truyền

hiện không biết nhiều về năng lực thực sự của các vệ tinh này vì cácchính phủ điều hành chúng thường giữ tuyệt đối bí mật về thông tin chocác vệ tinh loại này

• Vệ tinh năng lượng mặt trời là các vệ tinh được đề xuất là sẽ bay trên

chiếu năng lượng mặt trời tới những antenna cực lớn trên mặt đất, nơi

nó có thể được dùng để thay thế cho những nguồn năng lượng quy ướcthông thường

• Trạm vũ trụ là các cơ cấu do con người chế tạo, được thiết kế để con

những tàu vũ trụ ở điểm nó không có động cơ đầy chính hay các thiết

lên và xuống trạm Các trạm vũ trụ được thiết kế để có thể duy trì sựsống trong một khoảng thời gian trung bình trên quỹ đạo, các khoảngthời gian có thể là tuần, tháng, hay thậm chí là năm

• Vệ tinh thời tiết là các vệ tinh có mục đích chính là để quan sát thời tiết

và/hay khí hậu của Trái Đất

• Vệ tinh thu nhỏ là các vệ tinh có trọng lượng và kích thước nhỏ hơn

thông thường Những tiêu chí xếp hạng mới để đánh giá các vệ tinh đó:tiểu vệ tinh (500–200 kg), vệ tinh siêu nhỏ (dưới 200 kg), vệ tinh cỡnano (dưới 10 kg)

• Vệ tinh sinh học là các vệ tinh có mang các tổ chức sinh vật sống, nói

chung là cho mục đích thực nghiệm khoa học

1.1.2 Các loại quỹ đạo vệ tinh

Đa số các vệ tinh thường được mô tả đặc điểm dựa theo quỹ đạo củachúng Mặc dù một vệ tinh có thể bay trên một quỹ đạo ở bất kỳ độ cao nào,các vệ tinh thường được xếp theo độ cao của chúng

Trái Đất)

Các quỹ đạo sau là các quỹ đạo đặc biệt cũng thường được dùng để xácđịnh đặc điểm của vệ tinh:

• Quỹ đạo đồng bộ Mặt Trời

thường là một tàu vũ trụ

Các vệ tinh sẽ trôi dạt theo hướng tây

o (GEO + 235 km + (1000 × CR × A/m) km)

 nếu CR là hệ số bức xạ áp suất của Mặt Trời (thường giữa

1.2 và 1.5) và A/m là vùng tương quan [m2] với tỷ lệ khốilượng [kg] khô

dưới GEO Được sử dụng cho các vệ tinh đang trải qua những thay đổitình trạng ổn định theo hướng đông

Các vệ tinh cũng có thể quay quanh các điểm đu đưa

1.1.3 Các nước có khả năng phóng vệ tinh nhân tạo

Danh sách này bao gồm những quốc gia có khả năng độc lập để tựphóng vệ tinh lên quỹ đạo, gồm cả việc sản xuất ra khí cụ cần thiết để phóng.Ghi chú: nhiều nước khác cũng có khả năng thiết kế hay chế tạo vệ tinh - việcnày, nói chung, không tốn nhiều tiền và cũng không đòi hỏi khả năng khoahọc và kỹ thuật lớn – nhưng không thể phóng chúng lên, thay vào đó họ dùngcác dịch vụ phóng vệ tinh của nước ngoài Danh sách này không nhắc tới cácquốc gia đó mà chỉ liệt kê những nước có khả năng phóng vệ tinh và ngày khảnăng này lần đầu tiên được thể hiện

Phóng lần đầu tiên theo quốc gia

Israel 1988 Ofeq 1

đạo nhưng điều này còn chưa được xác định Na Uy đã phóng các vệ tinhtrong nước và quốc tế từ trung tâm vũ trụ của họ ở Andøya Tới năm 2006,chỉ có tám quốc gia đã phóng các vệ tinh lên quỹ đạo một cách độc lập vớiphương tiện phóng của chính họ chế tạo – theo thứ tự thời gian: Liên bang Xô

phóng vệ tinh của Anh và Pháp hiện được quy cho Liên minh châu Âu, vàkhả năng của Liên bang Xô viết được chuyển cho Nga, làm giảm số lượngnhững thực thể chính trị với khả năng phóng vệ tinh thực tế xuống còn bảycường quốc vũ trụ chính: Hoa Kỳ, Nga, Trung Quốc, Ấn Độ, Liên minh châu

Âu, Nhật Bản – và một cường quốc vũ trụ "nhỏ": Israel Nhiều quốc gia khác

phát triển khả năng phóng vệ tinh ở mức độ nhỏ của họ, và đang tìm cách trởthành các tiểu cường quốc vũ trụ - các nước khác có thể có khả năng về khoahọc và công nghệ, nhưng không có khả năng kinh tế hay không có tham vọng

Bộ Quốc phòng Mỹ là cơ quan thiết kế và điều khiển hệ thống định vịtoàn cầu Trong nhóm những người tham gia điều hành dự án GPS của BộQuốc phòng Mỹ cần kể tới sự đóng góp to lớn của TS Ivan Getting, ngườisáng lập The Aerospace Corporation, và TS Bradford Parkinson, chủ tịch hộiđồng quản trị của The Aerospace Corporation

Từ sau năm 1995 hệ thống GPS vẫn tiếp tục được duy trì và bảo dưỡngcũng như thay thế những vệ tinh già tuổi Năm 2000, số vệ tinh trong chòmGPS đã tăng lên 28 vệ tinh Những vệ tinh thế hệ GPS-IIR đã và đang đượcphóng lên để thay thế những vệ tinh già tuổi Vệ tinh mới nhất được phónglên ngày 16/9/2005 mang tên GPS-IIR-M1, là vệ tinh đầu tiên thuộc thế hệ 8chiếc vệ tinh hiện đại nhất GPS-IIR-M Theo kế hoạch, vệ tinh tiếp theo sẽđược phóng lên không gian vào tháng giêng năm nay (2006)

1.2.2 Các hệ thống dẫn đường, định vị trước GPS

Như khái quát lịch sử dẫn đường hàng hải ở trên, các phương pháp dẫnđường lần lượt ra đời cho phép người đi biển có được vị trí chính xác và liêntục Sự ra đời của các phương tiên hiện đại hơn như máy bay vào đầu thế kỉthứ 20, những con tàu sắt khổng lồ được trang bị máy hơi nước và sau này làđộng cơ diesel và tàu vũ trụ đã làm cho con người có thể đi nhanh và đi xahơn nữa, do vậy đòi hỏi phải có vị trí chính xác liên tục Khoa học dẫn dắt và

xác định vị trí (navigation) không chỉ còn giới hạn trong việc dẫn dắt tàu thủy

nữa đã trở thành khoa học dẫn dắt máy bay, tàu vũ trụ và những phương tiện

vận tải trên mặt đất nữa Chúng ta có các thuật ngữ: hàng không (air

navigation), du hành vũ trụ (space navigation), hàng hải (marine navigation)

và di chuyển trên mặt đất – hàng địa (land navigation) Thuật ngữ navigationkhông chỉ còn hạn chế trong lĩnh vực hàng hải mà đã mở rộng ra nhiều lĩnhvực khác

Vào khoảng sau những năm 1920, trên thế giới xuất hiện những hệthống dẫn đường vô tuyến điện đã tạo tiền đề cho việc phát triển hệ thốngđịnh vị toàn cầu

Hệ thống dẫn đường vô tuyến, đây là hệ thống định vị sử dụng hệ tọa

độ mặt đất, nguyên tắc định vị dựa vào nguyên lý giao hội 2 cạnh bằng sóngradio

Nguyên lý hoạt động:

Từ 2 điểm đã biết trước toạ độ ở mặt đất, ta đặt 2 máy phát tín hiệu.Điểm cần xác định toạ độ ta đặt một máy thu Khoảng cách giữa trạm phát vàtrạm thu chính là thời gian lan truyền của sóng điện từ từ trạm phát tới, nhânvới vận tốc của sóng điện từ Vận tốc của sóng điện từ xấp xỉ bằng vận tốccủa ánh sáng: 3.108 m/s Như vậy các khoảng cách tới các trạm đặt máy phátđược xác định, cùng với toạ độ đã biết, ta hoàn toàn xác định được tọa độ đặtmáy thu

Hình 1-3: Hai máy phát vô tuyến với vị trí đã biết

Nếu gọi: R là khoảng cách từ máy thu tới máy phát

x, y là tọa độ của điểm đặt máy phát (chính xác là anten của máy phát)

X, Y là tọa độ của điểm đặt máy thu cần xác định Chúng được xácđịnh thông qua việc giải các phương trình sau :

Về mặt lý thuyết thì chỉ cần giải 2 phương trình 2 ẩn là đủ Song vìtrong thực tế tia sóng khi lan truyền bị ảnh hưởng tác động của khí quyển như

độ ẩm, chiết xuất không đồng đều của không khí gần mặt đất gây ra Điều nàydẫn tới sai số của phép đo lớn Nhằm nâng cao độ chính xác của phép đongười ta tiến hành giải thêm một phương trình liên quan tới trạm phát thứ 3

Đặc điểm của hệ thống:

- Thiết bị đơn giản rẻ tiền, dễ thao tác

- Tầm hoạt động bị hạn chế, độ chính xác không cao, nó phụ thuộc vào nhiềuyếu tố:

+Thời điểm đo, nhiệt độ, độ ẩm của không khí ảnh hưởng tới quá trìnhtruyền lan sóng điện từ

+Vị trí cần xác định tọa độ, ảnh hưởng của địa hình phức tạp tới sự lantruyền của tia sóng

Để tăng tầm hoạt động của hệ thống, người ta thường liên kết từng cụmgồm 3 trạm radio beacom thành từng chuỗi hệ thống Khi đó độ phủ sóng của

hệ thống rộng hơn một trạm đơn lẻ, thường vào khoảng 1000 dặm

Những hệ thống hàng hải vô tuyến điện đó bao gồm: các thiết bị có tầm

hoạt động ngắn như đèn hiệu vô tuyến (radio beacons), radar, máy tìm

phương, các thiết bị có tầm hoạt động dài hơn (còn được gọi là hệ thống dẫnđường hyperbol) như các hệ thống OMEGA, DECCA và LORAN-C Những

hệ thống dẫn đường này chủ yếu được sử dụng để dẫn tàu và máy bay

a- Hệ thống dẫn đường OMEGA

OMEGA là hệ thống dẫn đường hyperbol dựa trên việc đo lệch pha tínhiệu giữa trạm phát (ít nhất từ ba trạm) và máy thu ở tần số 10-14 kHz Việctriển khai hệ thống OMEGA được bắt đầu vào giữa thập niên 1960s, sau mộtthời gian chạy thử trên một số trạm phát, nhưng lịch sử của hệ thống này cóthể lùi lại vào ngay sau những năm sau Đại chiến thế giới 2 Trước khi hệthống OMEGA ra đời, người ta đã tiến hành nhiều nghiên cứu và thí nghiệm

trên việc sử dụng tín hiệu tần số rất thấp VLF (Very Low Frequency) bằng các

hệ thống so sánh pha Ưu điểm của hệ thống này xuất phát từ việc tận dụngtần số rất thấp cho phép bao phủ toàn bộ bề mặt trái đất bằng tám trạm phátsóng (xem bảng 1-2)

Cơ quan quản lý

một vịnh hẹp

Norwegian Telecommunications Administration

Hệ thống dẫn đường OMEGA khởi điểm ban đầu được sử dụng chomục đích quân sự nhưng số người sử dụng với mục đích dân sự cũng ngàycàng gia tăng Vào thời điểm năm 1990 hệ thống này là hệ thống dẫn đườngduy nhất có sóng bao phủ liên tục và toàn cầu Ngày nay do sự “lấn át” của hệthống định vị toàn cầu, ít người sử dụng hệ thống dẫn đường OMEGA.Những máy thu OMEGA trên các tàu biển dường như để sử dụng hỗ trợ khimáy thu GPS có sự cố!

Độ chính xác vị trí bằng máy thu OMEGA với sai số vị trí vào khoảng10-30 km Nếu có sử dụng thêm tín hiệu từ các trạm phát OMEGA vi phân thì

độ chính xác tăng lên đáng kể

b - Hệ thống dẫn đường DECCA

DECCA là hệ thống dẫn đường hyperbol trên bề mặt trái đất có cáctrạm phát sóng liên tục ở tần số trong khoảng 70-129 kHz Các trạm phát sóngđược bố trí theo một chuỗi bao gồm trạm chủ (master station) có chức năngđiều khiển và ba trạm phụ thuộc (slaves, có trường hợp chỉ có hai trạm phụthuộc) có tín hiệu là pha khóa theo pha của trạm chủ Hệ thống DECCA củaAnh Quốc và được giới thiệu trong Đại chiến thế giới thứ 2 DECCA khôngnhững đã từng được sử dụng ở tất cả các vùng biển ven bờ Châu Âu mà cònđược sử dụng ở Nhật Bản, Ấn Độ, Pakistan, Vịnh Ả Rập (Persian Gulf), Nam

và và một số phần ở Úc Châu và Canada (mặc dù một số vùng trong các vùngnày hiện không được phủ sóng nữa) Với khoảng tần số trên, hệ thốngDECCA là một hệ thống dẫn đường vô tuyến có vùng phủ sóng rộng lớn, vàonăm 1987, đã có tới 140 trạm tạo thành 42 chuỗi ở trên 17 quốc gia Ở Na Uy

có 6 chuỗi, đó là Skagerak, Vestland, Trondelag, Helgland, Lofoten vàFinmark DECCA chủ yếu được các tàu thủy sử dụng, và được mở rộng chomáy bay, đặc biệt là máy bay lên thẳng Những thử nghiệm trên mặt đất cũngcho những kết quả khá tốt, ở cả Anh Quốc và Na Uy

Hệ thống DECCA thường được sử dụng để hàng hải ven bờ (coastal

navigation) Vị trí được xác định dựa trên việc đo lệch pha giữa các tín hiệu

thống hàng hải dựa trên việc phát tín hiệu xung (pulse signals), do Mỹ phát

minh trong Đại chiến thế giới thứ 2 Chuỗi LORAN-C đầu tiên được hoạtđộng ở bờ biển phía đông của Mỹ vào năm 1958 Từ năm 1959 Chuỗi biển

Na Uy có các trạm ở Ejde trên Quần đảo Faeroe (trạm chủ), Jan Mayen, Bo(phía tây nam Tromso ở Bắc Na Uy), Sylt (ở phần cực bắc của bờ biển bắcĐức) và ở Sandur phía tây Iceland Vào những năm đầu thập niên 1990s cókhoảng 15 chuỗi LORAN-C bao phủ toàn bộ Địa Trung Hải, tây bắc Đại TâyDương, các vùng nước xung quanh Hawai và Nhật Bản, đông nam TrungQuốc

Chuỗi LORAN-C gồm một trạm chủ (master, M) cộng thêm hai, bahoặc bốn trạm thứ cấp (secondaries, X, Y, Z và có thể là W, hoặc cũng có thểlần lượt được gọi theo tín hiệu quốc tế là X-ray, Yankee, Zulu và Whisky).Nga (Liên Xô cũ) cũng có 4 chuỗi, một chuỗi 5 trạm ở trung tâm phần Đông

Âu của Nga, một chuỗi 5 trạm ở bờ biển Thái Bình Dương, và hai chuỗi mớiđược thành lập (vào thời gian đầu thập niên 1990s) mỗi chuỗi có 3 trạm baophủ vùng phía tây Bắc Băng Dương của Nga Hệ thống của Nga được gọi làChayka (Hải Âu, Seagull), có dạng tín hiệu tương tự với các chuỗi của Mỹ, dovậy mà một số máy thu LORAN-C có thể sử dụng các trạm của Nga và của

Mỹ đồng thời

Trong hệ thống LORAN-C, cũng như những hệ thống dẫn đường vôtuyến khác, có sự phát triển các máy thu và ngày càng sử dụng nhiều bộ vi xử

lý (microprocessors) và xử lý tín hiệu số (digital signal processing).

Để xác định được vị trí, máy thu LORAN-C tìm kiếm tín hiệu từ trạm

chủ và các trạm thứ cấp, xác định điểm qua số không mong muốn (the wanted

zero-crossing), theo dõi hình bao (envelope, trong tín hiệu trên màn hình) và

điểm qua số không, đo thời gian chênh lệch (time differences) cộng thêm tín

hiệu hiệu chỉnh và tính toán vị trí

Sai số vị trí bằng máy thu LORAN-C phụ thuộc vào nhiều yếu tố Sai

số lớn nhất là sự biến thiên tốc độ lan truyền tín hiệu Tốc độ lan truyền tínhiệu trên mặt đất phụ thuộc vào độ dẫn điện của bề mặt trái đất (theo cácthông số tầng khí quyển trên mặt đất) Để tăng độ chính xác người ta sử dụng

kĩ thuật LORAN-C Vi phân (Differential LORAN-C) Ví dụ máy thuLORAN-C có sử dụng LORAN-C Vi phân ở khu vực Kênh đào Suez cho vịtrí có sai số nhỏ hơn 15 mét

1.3 Các hệ thống định vị toàn cầu

Hệ thống định vị toàn cầu (tiếng Anh: Global Positioning System

-GPS) là hệ thống xác định vị trí dựa trên vị trí của các vệ tinh nhân tạo Trongcùng một thời điểm, ở một vị trí trên mặt đất nếu xác định được khoảng cáchđến ba vệ tinh (tối thiểu) thì sẽ tính được toạ độ của vị trí đó

GPS được thiết kế và quản lý bởi Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ, nhưng chính

Các nước trong Liên minh châu Âu đang xây dựng Hệ thống định vị

động năm 2010

Hệ Định vị Toàn cầu (Global Positioning System - GPS) của Mỹ là hệ

dẫn đường dựa trên một mạng lưới 24 quả vệ tinh được Bộ Quốc phòng Hoa

Kỳ đặt trên quỹ đạo không gian

Các hệ thống dẫn đường truyền thống hoạt động dựa trên các trạm phát

LORAN – (LOng RAnge Navigation) – hoạt động ở giải tần 90-100 kHz chủ

yếu dùng cho hàng hải, hay TACAN – (TACtical Air Navigation) – dùng cho

(Omnidirectional Range/Distance Measuring Equipment) – dùng cho hàng

không dân dụng

Gần như đồng thời với lúc Mỹ phát triển GPS, Liên Xô cũng phát triểnmột hệ thống tương tự với tên gọi GLONASS Hiện nay Liên minh Châu Âuđang phát triển hệ dẫn đường vệ tinh của mình mang tên Galileo

Chú ý rằng cả GPS và GLONAS đều được phát triển trước hết cho mụcđích quân sự Nên mặc dù chúng có cho dùng dân sự nhưng không hệ nào đưa

ra sự đảm bảo tồn tại liên tục và độ chính xác Vì thế chúng không thoả mãnđược những yêu cầu an toàn cho dẫn đường dân sự hàng không và hàng hải,đặc biệt là tại những vùng và tại những thời điểm có hoạt động quân sự củanhững quốc gia sở hữu các hệ thống đó Chỉ có hệ thống dẫn đường vệ tinhchâu Âu Galileo (đang được xây dựng) ngay từ đầu đã đáp ứng các yêu cầunghiêm ngặt của dẫn đường và định vị dân sự

GPS ban đầu chỉ dành cho các mục đích quân sự, nhưng từ năm 1980chính phủ Mỹ cho phép sử dụng dân sự GPS hoạt động trong mọi điều kiệnthời tiết, mọi nơi trên Trái Đất, 24 giờ một ngày Không mất phí thuê baohoặc mất tiền trả cho việc thiết lập sử dụng GPS

Như vậy hiện nay trên thế giới có ba hệ thống vệ tinh dẫn đường GPS

và GLONASS đang hoạt động, GALILEO theo kế hoạch sẽ hoàn thành vàonăm 2008 Cả ba hệ thống định vị toàn cầu ngày nay được gọi tên chung là

Hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu (GNSS - Global Navigation Satellite

System) Phần này sẽ tóm lược một số thông tin về ba hệ thống vệ tinh nhântạo: GPS, GLONASS và GALILEO

1.3.1 Hệ thống GPS

Tên gọi GPS (Global Positioning System) dùng để chỉ hệ thống định vịtoàn cầu do Bộ quốc phòng Mỹ thiết kế và điều hành Bộ Quốc phòng Mỹthường gọi GPS là NAVSTAR GPS (Navigation Signal Timing and RangingGlobal Positioning System) Mọi người đều có thể sử dụng GPS miễn phí Vệtinh đầu tiên của GPS được phóng vào tháng 2 năm 1978, vệ tinh gần đâynhất là vệ tinh GPS IIR-M1 được phóng vào tháng 12 năm 2005 GPS baogồm 24 vệ tinh (tính đến năm 1994), đã được bổ sung thành 28 vệ tinh (vàonăm 2000), chuyển động trong 6 mặt phẳng quỹ đạo (nghiêng 55 độ so vớimặt phẳng xích đạo) xung quanh trái đất với bán kính 26.560 km (hình 1-4).Hay nói cách khác độ cao trung bình của vệ tinh GPS so với mặt đất vàokhoảng 20.200 km

Hình 1-4: Các quỹ đạo Hệ thống GPS

1.3.2 Hệ thống GLONASS

Hệ thống GLONASS (Global Navigation Satellite System), Hệ thống

vệ tinh dẫn đường quỹ đạo toàn cầu (tiếng Nga ГЛОНАСС - ГЛОбальная

НАвигационная Спутниковая Система) do Liên bang Xô viết (cũ) thiết kế

và điều hành Ngày nay hệ thống GLONASS vẫn được Cộng hoà Liên bangNga tiếp tục duy trì hoạt động Hệ thống GLONASS bao gồm 30 vệ tinhchuyển động trong ba mặt phẳng quỹ đạo (nghiêng 64.8 độ so với mặt phẳngxích đạo) xung quanh trái đất với bán kính 25.510 km (hình 1-5)

Hình 1-5: Các quỹ đạo Hệ thống GLONASS

12 tháng 10 năm 1982, vào ngày 24 tháng 9 năm 1993 hệ chính thức đượcđưa vào sử dụng

Các vệ tinh của hệ GLONASS liên tục phóng ra các tín hiệu định vị

theo 2 dạng: tín hiệu định vị chính xác chuẩn (Ch) ở tần số L1 (1,6 GHz) và

tín hiệu định vị chính xác cao (C) ở tần số L1 và L2 (1,2 GHz) Thông tin, cung cấp bởi tín hiệu định vị Сh, mở cho tất cả người dùng trên nền toàn cầu

và liên tục và đảm bảo khi dùng máy thu GLONASS, khả năng xác định:

- Các tọa độ ngang với độ chính xác 50-70 m (độ tin cậy 99,7%);

- Các tọa độ đứng với độ chính xác 70 m (độ tin cậy 99,7%);

- Các véc-tơ thành phần của vận tốc với độ chính xác 15 cm/s (độ tin cậy99,7%)

- Thời gian chính xác với độ chính xác 0,7 mcs (độ tin cậy 99,7%)

Các độ chính xác này có thể tăng lên đáng kể, nếu dùng phương phápđịnh vị vi phân và/hay các phương pháp đo bổ sung đặc biệt

Tín hiệu C về cơ bản, được chỉ định dành cho các nhu cầu của Bộ Quốc

cấp tín hiệu C cho nhu cầu dân sự đang trong tình trạng xem xét.

Để xác định các tọa độ không gian và thời gian chính xác cần nhận và

xử lý các tín hiệu định vị từ không ít hơn 4 vệ tinh GLONASS Khi nhận cáctín hiệu sóng định vị GLONASS máy thu, dùng các phương pháp kỹ thuậtsóng đã biết, đo các độ dài đến các vệ tinh nhìn thấy và đo các vận tốc chuyểnđộng của chúng

Đồng thời với việc tiến hành đo trong máy thu còn thực hiện tự động sử

lí các mốc thời gian chứa trong mỗi tín hiệu vô tuyến dẫn đường và thông tin

số Thông tin số mô tả vị trí của vệ tinh trong không gian và thời gian so vớithang thời gian duy nhất của hệ thống và trong hệ tọa độ đề các địa tâm.Ngoài ra thông tin số mô tả vị trí của các vệ tinh khác trong hệ thống ở dạngphần tử Keple của các quĩ đạo của chúng và chứa một số tham số khác Cáckết quả đo và thông tin nhận được là dữ liệu ban đầu để giải bài toán định vịcác tọa độ và các tham số chuyển động Bài toán định vị được giải tự độngtrong máy tính của máy thu, khi đó sử dụng phương pháp bình phương bénhất đã biết Kết quả là xác định được 3 tọa độ vị trí của người dùng, tốc độchuyển động của anh ta và thực hiện việc chuẩn thang thời gian của ngườidùng với thời gian chính xác cao của giờ thế giới (UTC)

Các lần phóng

- 25 tháng 12 2005 8:07 Maskva từ sân bay vũ trụ «Baykonur» đã phóng lênquĩ đạo bằng tên lửa mang Proton K một vệ tinh GLONASS và 2 vệ tinhGLONASS M có khả năng khai thác lâu dài để bổ sung cho nhómGLONASS

- 26 tháng 12 2006 phóng lên quĩ đạo 3 vệ tinh GLONAS M bằng Proton K

- Năm 2007 dự định thực hiện 2 lần phóng Proton với 3 vệ tinh GLONASS

M mỗi lần, năm 2008 phóng Proton với 3 GLONAS M và Souyz với 2 thiết

bị vũ trụ mới GLONAS K

GLONASS ngày nay:

Vào thời điểm này nhóm vệ tinh gồm 17 làm việc trong hệ vệ tinh, còn

2 tạm thời không được dùng và 2 chưa được đưa vào hệ Số lượng này chưa

đủ để bao phủ toàn bộ bề mặt quả đất

- Độ mở tích phân GLONASS trên quả đất: 80 %

- Độ mở tích phân GLONASS trên Nga: 94 %

- Đứt quãng tối đa của sự định vị trên quả đất: 2.4 giờ

- Đứt quãng tối đa của sự định vị trên Nga: 0.5 giờ

Để tăng số lượng vệ tinh lên 18 trên lãnh thổ Nga để việc định vị liêntục được đảm bảo 100% Trên phần còn lại của quả đất khi đó các gián đoạnđịnh vị có thể dài đến 1 giờ rưỡi Thực tế việc định vị liên tục trên toàn khuvực quả đất được đảm bảo bằng nhóm gồm 24 vệ tinh

Trong số các thiết bị vũ trụ đang hoạt động hiện nay, có 6 vệ tinhGLONAS M (1 phóng năm 2003, 2 năm 2005 và 3 năm 2006), với tuổi thọ 7năm Khác với các thiết bị thế hệ trước, các vệ tinh này bức xạ 2 tín hiệu chongười dùng dân sự, điều này cho phép nâng cao độ chính xác định vị

Theo sắc lệnh của Tổng thống LB Nga, nhóm tối thiểu 18 vệ tinh phảiđược triển khai vào năm 2007 Nhóm đầy đủ gồm 24 vệ tinh phù hợp với

chương trình mục tiêu của liên bang «Hệ định vị toàn cầu» phải triển khainăm 2010 Các vệ tinh «GLONASS-М» trong thành phần nhóm quĩ đạo phảitồn tại tối thiểu đến năm 2015 Các thử nghiệm bay của vệ tinh thế hệ mớiGLONAS K có cải tiến chất lượng (tăng tuổi thọ lên 10 năm và dải tần thứ 3– băng L đối với người dùng dân sự) phải bắt đầu vào năm 2008 Vệ tinh này

sẽ nhẹ hơn hai lần tiền thân của nó (700 kg so với 1415 kg của GLONAS M).Tiếp theo, sau khi triển khai nhóm quĩ đạo gồm 24 vệ tinh, để duy trì nó cầnphóng mỗi năm 2 vệ tinh GLONASS K trên tên lửa mang Soyuz, điều nàycho phép giảm đáng kể chi phí khai thác 29 tháng 11 2006 bộ trưởng Quốcphòng Sergey Ivanov trong chuyến thăm Học viện định vị sóng và thời gianNga thông báo rằng hệ GLONASS trong thời gian tới sẽ dùng cho dân sự

1.3.3 Hệ thống GALILEO

Cả hai hệ thống GPS và GLONASS được sử dụng chính cho mục đíchquân sự Đối với những người sử dụng dân sự có thể có sai số lớn nều như cơquan điều hành GPS và GLONASS kích hoạt bộ phận gây sai số chủ định, ví

dụ như SA của GPS Do vậy Liên hợp Âu Châu (EU) đã lên kế hoạch thiết kế

và điều hành một hệ thống định vị vệ tinh mới mang tên GALILEO, mang tênnhà thiên văn học GALILEO, với mục đích sử dụng dân sự

Hình 1-6: Các quỹ đạo hệ thống GALILEO

Việc nghiên cứu dự án hệ thống GALILEO được bắt đầu triển khaithực hiện từ năm 1999 do 4 quốc gia Châu Âu Pháp, Đức, Italia và AnhQuốc Giai đoạn đầu triển khai chương trình GALILEO bắt đầu năm 2003 vàtheo dự kiến sẽ hoàn thành và đưa vào sử dụng trong năm 2010 (chậm hơn sovới thời gian dự định ban đầu 2 năm) GALILEO được thiết kế gồm 30 vệtinh chuyển động trong 3 mặt phẳng quỹ đạo (nghiêng 560 so với mặt phẳngxích đạo) xung quanh trái đất với bán kính 29.980 km (hình 1-6).

a- Thông số của hệ thống:

Vệ tinh

• Độ cao quỹ đạo: 23.222 km (quỹ đạo tầm trung)

• Phân bố trên 3 mặt chính, góc nghiêng 56 độ

• Tuổi thọ thiết kế của vệ tinh: > 12 năm

• Trọng lượng vệ tinh: 675 kg

• Kích thước vệ tinh: 2,7 m × 1,2 m × 1,1 m

• Năng lượng từ pin mặt trời: 1500 W (tại thời điểm tuổi thọ thiết kế)

Dịch vụ cung cấp

Bốn dịch vụ về định vị sẽ được cung cấp bởi Galileo:

• Dịch vụ mở (open service): miễn phí với mọi đối tượng Người dùng có

thể sử dụng 2 tần số L1 và E5A Độ chính xác đối với máy thu 2 tần số

là 4 m cho phương ngang và 8 m cho chiều thẳng đứng Đối với máythu 1 tần số (L1), độ chính xác là 15 m và 35 m, tương đương với GPS

hiện thời

• Dịch vụ trả tiền (commercial service): giành cho các đối tượng cần có

độ chính xác < 1 m với một khoản phí nhất định Dịch vụ này sẽ đượccung cấp thông qua tần số thứ 3 (E6)

• Dịch vụ cứu hộ (safety of life service): giành riêng cho cứu hộ, độ bảo

mật cao, chống gây nhiễu sóng

• Dịch vụ công cộng (public regulated service): giành riêng cho chính

phủ và quân đội của các nước Liên minh châu Âu Đặc biệt bảo mật, độtin cậy cao

b- Các giai đoạn của dự án

Lên kế hoạch và thử nghiệm

Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA) đã chi khoảng 100 triệu Euro cho việclên kế hoạch, thành lập dự án Với tổng chi phí khoảng 1,5 tỉ Euro từ EU và

ESA dành cho việc phóng và đưa vào hoạt động thử nghiệm 2 vệ tinh cùngvới trạm thu vào tháng 1, 2006

Vệ tinh thử nghiệm 1

• Kí hiệu: GIOVE-A (tiếng Ý: Jupiter, Galileo In-Orbit Validation

Element), hay GSTB-V2A (Galileo System Test Bed)

• Mang theo: máy phát tín hiệu, đồng hồ nguyên tửRubidium

• Mang theo: máy phát tín hiệu, đồng hồ nguyên tửRubidium và Hiđrô

• Khối lượng: 523 kg

• Công suất: 943 W

• Kích cỡ: 0,955 m × 0,955 m × 2,4 m

• Ngày phóng: cuối năm 2007

• Tên lửa phóng: Soyus

Trạm thu thử nghiệm

• Kí hiệu: GSTB-V1

Hoàn thành và đưa vào hoạt động

Đến năm 2010 toàn bộ hệ thống sẽ được hoàn thành: 30 vệ tinh Galileo

và các trung tâm điều khiển tại mặt đất, 2 trung tâm chính tại

giai đoạn này khoảng 3 tỉ Euro

c- Các nước tham gia

Ngoài các nước thuộc khối Liên minh châu Âu (EU), còn có sự thamgia của các nước khác từ nhiều châu lục như Trung Quốc, Ấn Độ, Israel, Na

14 giờ 21 phút 36 giây

Tần số sóng

mang

L1: 1575.42 MHzL2: 1227.60 MHzL5: 1176.45 MHz

G1: 1602 + Kx0.5625MHz

G2: 1246 + Kx0.5625MHz

K = –7~24 G2 = G1x7/9

E1: 1589.742 MHzE2: 1561.098 MHzE5: 1202.025 MHzE6: 1278.75 MHzC1: 5019.86 MHz

Phương trình CDMA FDMA CDMA

Độ dài mã số

1023 bit2.35x1014

0.511 Mcps5.11 Mcps

E1, E2: 2.046 McpsE5: 10.23/1.023 McpsE6: 20.46 Mcps

Thời gian

Sai số chủ

Thông điệp dẫn đường (navigation messages)

Ephemeris Yếu tố quỹ đạo Vị trí, tốc độ và gia tốc ba chiều

-Tốc độ truyền

dữ liệu

L1: BPSK: 50 bpsL2: BPSK: 25 bpsL5: QPSK: 50 bps BPSK: 50 bps

QBSKE1, E2, C: 300 bpsE5: 330 bps

HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GPS

2.1 Khái quát Hệ thống định vị toàn cầu GPS

Hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System) là hệ

thống xác định vị trí dựa trên vị trí của các vệ tinh nhân tạo Trong cùng mộtthời điểm, ở một vị trí trên mặt đất nếu xác định được khoảng cách đến ba vệtinh (tối thiểu) thì sẽ tính được toạ độ của vị trí đó

GPS ban đầu chỉ dành cho các mục đích quân sự, nhưng từ năm 1980chính phủ Mỹ cho phép sử dụng dân sự GPS hoạt động trong mọi điều kiệnthời tiết, mọi nơi trên Trái Đất, 24 giờ một ngày Không mất phí thuê baohoặc mất tiền trả cho việc thiết lập sử dụng GPS

 Sự hoạt động của GPS

một quỹ đạo rất chính xác và phát tín hiệu có thông tin xuống Trái Đất Các

chính xác vị trí của người dùng Về bản chất máy thu GPS so sánh thời giantín hiệu được phát đi từ vệ tinh với thời gian nhận được chúng Sai lệch vềthời gian cho biết máy thu GPS ở cách vệ tinh bao xa Rồi với nhiều quãngcách đo được tới nhiều vệ tinh máy thu có thể tính được vị trí của người dùng

và hiển thị lên bản đồ điện tử của máy

Máy thu GPS phải khoá được với tín hiệu của ít nhất ba quả vệ tinh đểtính ra vị trí hai chiều (kinh độ và vĩ độ) và để theo dõi được chuyển động.Với bốn hay nhiều hơn số quả vệ tinh trong tầm nhìn thì máy thu có thể tínhđược vị trí ba chiều (kinh độ, vĩ độ và độ cao) Một khi vị trí người dùng đãtính được thì máy thu GPS có thể tính các thông tin khác, như tốc độ, hướngchuyển động, bám sát di chuyển, khoảng hành trình, quãng cách tới điểm đến,thời gian Mặt Trời mọc, lặn và nhiều thứ khác nữa

 Độ chính xác của GPS

Các máy thu GPS ngày nay cực kì chính xác, nhờ vào thiết kế nhiềukênh hoạt động song song của chúng Các máy thu 12 kênh song song (củaGarmin) nhanh chóng khoá vào các quả vệ tinh khi mới bật lên và chúng duytrì chắc chắn liên hệ này, thậm chí trong tán lá rậm rạp hoặc thành phố với cáctoà nhà cao tầng Tình trạng nhất định của khí quyển và các nguồn gây sai số

khác có thể ảnh hưởng tới độ chính xác của máy thu GPS Các máy thu GPS

có độ chính xác trung bình trong vòng 15 mét

Các máy thu mới hơn với khả năng WAAS (Hệ Tăng Vùng Rộng,

Wide Area Augmentation System) có thể tăng độ chính xác trung bình tới dưới

3 mét Không cần thêm thiết bị hay mất phí để có được lợi điểm của WAAS.Người dùng cũng có thể có độ chính xác tốt hơn với GPS Vi sai (Differential

GPS, DGPS) sửa lỗi các tín hiệu GPS để có độ chính xác trong khoảng 3 đến

5 mét Cục Phòng vệ Bờ biển Mỹ vận hành dịch vụ sửa lỗi này Hệ thống baogồm một mạng các đài thu tín hiệu GPS và phát tín hiệu đã sửa lỗi bằng cácmáy phát hiệu Để thu được tín hiệu đã sửa lỗi, người dùng phải có máy thutín hiệu vi sai bao gồm cả ăn-ten để dùng với máy thu GPS của họ

Các vệ tinh được nuôi bằng năng lượng Mặt Trời Chúng có các nguồn

pin dự phòng để duy trì hoạt động khi chạy khuất vào vùng không có ánhsáng Mặt Trời Các tên lửa nhỏ gắn ở mỗi quả vệ tinh giữ chúng bay đúngquỹ đạo đã định

Dưới đây là một số thông tin đáng chú ý về các vệ tinh GPS (còn gọi là

NAVSTAR, tên gọi chính thức của Bộ Quốc phòng Mỹ cho GPS):

• Vệ tinh GPS đầu tiên được phóng năm 1978

• Hoàn chỉnh đầy đủ 24 vệ tinh vào năm 1994

• Mỗi vệ tinh được làm để hoạt động tối đa là 10 năm

• Vệ tinh GPS có trọng lượng khoảng 1500 kg và dài khoảng 17 bộ (5 m)với các tấm năng lượng Mặt Trời mở (có độ rộng 7 m²)

• Cụng suất phỏt bằng hoặc dưới 50 watts

2.2 Nguyờn lý cơ bản của hệ thống định vị toàn cầu

Về nguyờn lý chung hoạt động của ba hệ thống vệ tinh dẫn đường toàncầu cú thể núi cơ bản là giống nhau Phần này sẽ trỡnh bày khỏi quỏ cơ cấuhoạt động và nguyờn lý chung xỏc định vị trớ bằng hệ thống vệ tinh dẫn đườngtoàn cầu

Phần điều khiển

Phần NSD

Phần không gian

Trạm ĐK chính Colorado Springs (Colorado, Mỹ)

- 6 mặt phẳng quỹ đạo (nghiêng 55 )

- Độ cao quỹ đạo 20200 km

- Chu kỳ bay khoảng 12 giờ

Hỡnh 2-1: Sơ đồ liờn quan giữa ba phần của hệ thống định vị toàn cầu.

2.2.1 Cơ cấu của hệ thống định vị toàn cầu

Hệ thống định vị toàn cầu được cấu tạo thành ba phần (hỡnh 2-1):

- phần khụng gian – space segment,

- phần điều khiển – control segment, và

- phần người sử dụng – user segment).

a- Phần không gian (space segment)

Phần không gian của GPS bao gồm 24 vệ tinh nhân tạo (được gọi làsatellite vehicle, tính đến thời điểm 1995) Quỹ đạo chuyển động của vệ tinhnhân tạo xung quanh trái đất là quỹ đạo tròn, 24 vệ tinh nhân tạo chuyển độngtrong 6 mặt phẳng quỹ đạo Mặt phẳng quỹ đạo vệ tinh GPS nghiêng so vớimặt phẳng xích đạo một góc 55 độ

Từ khi phóng vệ tinh GPS đầu tiên được phóng vào năm 1978, đến nay

đã có bốn thế hệ vệ tinh khác nhau Thế hệ đầu tiên là vệ tinh Block I, thế hệthứ hai là Block II, thế hệ thứ ba là Block IIA và thế hệ gần đây nhất là BlockIIR Thế hệ cuối của vệ tinh Block IIR được gọi là Block IIR-M Những vệtinh thế hệ sau được trang bị thiết bị hiện đại hơn, có độ tin cậy cao hơn, thờigian hoạt động lâu hơn

 Một số thông số vệ tinh thế hệ GPS Block I:

Vệ tinh GPS chạy bằng năng lượng mặt trời Vệ tinh được trang bị pinmặt trời để chạy cả khi không có năng lượng mặt trời Mỗi vệ tinh có bộ nâng

đỡ loại tên lửa để duy trì vệ tinh trong quỹ đạo chính xác Mỗi vệ tinh đượcxây dựng có thể tồn tại và hoạt động trong khoảng 10 năm Việc thay thế vàphóng vệ tinh lên quỹ đạo được duy trì thường xuyên Một vệ tinh GPS nặngkhoảng 2000 pounds (909 kg) và cao 17 feet (khoảng 5 mét) có bảng nhậnnăng lượng mặt trời trải rộng Năng lượng phát sóng chỉ khoảng 50 wattshoặc nhỏ hơn

 Một số thông số vệ tinh thế hệ GPS IIR-M1 (thế hệ mới):

Vệ tinh thế hệ mới nhất GPS IIR-M1 có khối lượng 1132,75 kg Vệtinh GPS IIR-M1có khả năng thực hiện tín hiệu quân sự mới (M-code trênL1M và L2M) và tín hiệu dân dụng thứ 2 (L2C) Vệ tinh GPS IIR-M1 trị giá

75 triệu đô la Mỹ đã được phóng thành công vào 3:36 sáng ngày 26/9/2005

b- Phần điều khiển (control segment):

Phần điều khiển là để duy trì hoạt động của toàn bộ hệ thống GPS cũngnhư hiệu chỉnh tín hiệu thông tin của vệ tinh hệ thống GPS Phần điều khiển

có 5 trạm quan sát có nhiệm vụ như sau:

 Giám sát và điều khiển hệ thống vệ tinh liên tục

 Quy định thời gian hệ thống GPS

 Dự đoán dữ liệu lịch thiên văn và hoạt động của đồng hồ trên vệ tinh

 Cập nhật định kỳ thông tin dẫn đường cho từng vệ tinh cụ thể

Hình 2-2: Các trạm điều khiển và kiểm tra

Có một trạm điều khiển chính (Master Control Station) ở Colorado Springs bang Colarado của Mỹ và 4 trạm giám sát (monitor stations) và ba

trạm ăng ten mặt đất dùng để cung cấp dữ liệu cho các vệ tinh GPS Bản đồtrong hình 2-2 minh họa vị trí các trạm điều khiển hệ thống GPS Gần đây cóthêm một trạm phụ ở Cape Canaveral (bang Florida, Mỹ) và một mạng quân

sự phụ (NIMA) được sử dụng để đánh giá đặt tính và dữ liệu thời gian thực

c- Phần người sử dụng (user segment) và máy thu vệ tinh

Phần người sử dụng là khu vực có phủ sóng mà người sử dụng dùngăng ten và máy thu thu tín hiệu từ vệ tinh và có được thông tin vị trí, thời gian

và vận tốc di chuyển Để có thể thu được vị trí, ở phần người sử dụng cần có

ăng ten và máy thu GPS (GPS receivers)

Phần người sử dụng gồm tất cả các máy thu GPS của người sử dụng đặt

cố định hay di động trên tàu thủy hay máy bay… Nhiệm vụ của các máy thuGPS này là thu nhận tín hiệu dẫn đường Nadata từ vệ tinh phát xuống và xử

lý thông tin này nhằm mục đích xác định chính xác vị trí người sử dụng

Ta biết rằng việc xác định toạ độ đặt máy thu GPS dựa vào nguyên lýchung: Giao hội 3 cạnh từ 3 vệ tinh tới người sử dụng GPS Căn cứ vào dữliệu Nadata từ vệ tinh cung cấp như :

+ Thông số về quỹ đạo vệ tinh, lịch vệ tinh

+ Các thông số cải chính về sai lệch đồng hồ vệ tinh, sai số tầng khíquyển Máy thu GPS sẽ tính ra được tọa độ tức thời của 3 vệ tinh liên quan tớixác định tọa độ của mình

2.3 Đặc điểm kỹ thuật của hệ thống GPS

2.3.1 Đồng hồ GPS

Trong hầu hết các hệ thống định vị, thời gian chính xác là một thông số

vô cùng quan trọng Ở hệ thống định vị GPS thời gian chính xác được tạo bởiđồng hồ ngyên tử Đồng hồ nguyên tử có độ chính xác cao hơn đồng hồquartz Độ trôi dạt ổn định đo được là: 10-13s Trong thực tế mỗi vệ tinh blok1

có tới 4 đồng hồ nguyên tử hoạt động :

+ Hai đồng hồ là chuẩn tần số dựa trên sự phát xạ của Cacsium

+ Hai đồng hồ là chuẩn tần số dựa trên điều khiển khí Rubidium

Ngoài ra còn có nhiều bộ dao động Quartz rất ổn định 4 đồng hồ vừa

hỗ trợ cho nhau, vừa giám sát lẫn nhau nhằm đưa ra độ chính xác nhất Việcgiám sát này cũng được sử dụng để nhằm thoả mãn các yêu cầu điều chỉnh

đồng hồ trên các vệ tinh blok2.

Các đồng hồ Rubidium có độ ổn định thấp hơn một chút so với đồng hồCasium, trong một khoảng thời gian dài với một tốc độ trôi dạt là:10-12s Tất

cả các đồng hồ của hệ thống GPS được đặt hoạt động ở tần số 10.23 MHz.Các mã phát và sóng mang là một hàm tỷ lệ với đồng hồ cơ sở này Tất cả cácđồng hồ trên vệ tinh được điều chỉnh theo đồng hồ cơ sở này Tuy nhiên, cácđồng hồ vẫn bị sai lệch do chuyển động, các đồng hồ không thể tự điều chỉnhđược, việc điều chỉnh đồng hồ do trạm trung tâm dưới mặt đất thực hiện Cácgiá trị hiệu chỉnh được phát cho các vệ tinh, có trong những bản tin dữ liệu(lịch vệ tinh)

Hệ thống Navstar-GPS sử dụng thời gian chuẩn hoá theo UCT(Unniversal Time Coordinated) Thời gian GPS được kiểm tra và duy trì bởi

cơ quan quan sát hải quân Mỹ Hiện nay UCT nhanh hơn GMT là 5s

Giờ GPS có điểm gốc 0 của thời gian vào giữa đêm 5/1/1980 và sángngày 6/1/1980 Trong một tuần có 604800s; giờ GPS lấy mốc là 1,5s; như vậy

1 tuần theo giờ GPS sẽ có 403200 mốc Mỗi mốc chia 1,5s là đơn vị thuậntiện cho việc tính toán và liên lạc thời gian chính xác Thời gian được công bốtheo cách thức này gọi là số đếm Z Cấu trúc của số đếm Z có 29 bit bao gồm

2 phần như sau :

* 19 bit trái của Z là số đếm trong tuần (TOW-TIME of week) Điểmmốc 0 của tuần được đánh dấu vào giữa đêm thứ 7 và sáng chủ nhật Phạm vicủa số đếm là từ 0 dến 43199, mỗi mốc cách nhau 1,5s

* 10 bit còn lại của số Z là số đếm chỉ thị tuần hiện tại Nó là một chuỗi

số nhị phân gồm 1024 số, phạm vi là từ 0-1023 Điểm mốc 0 của tuần là tuầnđầu tiên, bắt đầu từ đêm 5/1/1980 và sáng 6/1/1980 Khi số đếm tuần đến

1023 thì trở về 0 lại bắt đầu một chu kỳ đếm tiếp theo

Đây là tần số cực kỳ quan trọng, nó liên quan tới tín hiệu thực tế phát

từ vệ tinh Hệ thống Navstar có 2 tần số sóng mang chính là L1 & L2;

L1 có tần số trung tâm là 1575.42MHz gấp 154 lần tần số đồng hồ10.23 MHz

L2 có tần số trung tâm là 1227.60 MHz gấp 120 lần tần số đồng hồ cơ sở.Các vệ tinh còn làm việc trên 2 tần số sóng mang khác nữa khi thu phát

dữ liệu với trạm điều khiển dưới mặt đất như: 1783.74 MHz phát lên, 1227.5MHz phát xuống

b- Tần số chuỗi mã

Các tín hiệu dẫn đường Nadata cùng với thông tin địa chỉ của người sửdụng được mã hoá bởi 1 chuỗi mã ngẫu nhiên PN Mỗi một người sử dụng sẽ

có tương ứng với một loại mã Hệ thống GPS sử dụng 2 loại mã PN chính đó

là mã C/A và mã P Mã C/A có độ bảo mật kém mã P, hầu hết các máy thuđều dùng mã C/A để bắt mã và đo cự ly tương đối Mã C/A được phát với tần

số là: 1,023 MHz còn tần số của mã P là: 10,23MHz Mã P thường dùng choviệc đo cự ly xa chính xác cao và dùng để mã hoá các bức điện quân sự.Ngoài ra còn sử dụng mã Y, là mã xây dựng dựa trên mã P bằng cách mã hoá

mã P, như vậy mã Y có độ bảo mật cao hơn mã P và có cùng tần số với mã P

Mã Y được sử dụng sau này thay thế cho mã P khi mã P cũng được sử dụngcho dân sự

2.3.3 Cấu trúc tín hiệu

Hệ thống Navstar- GPS sử dụng kỹ thuật đa truy nhập mã CDMA(Code Division Multiple Access) Người ta sử dụng kỹ thuật trải phổ trongviệc tạo nên cấu trúc dữ liệu Nadata

Mỗi một vệ tinh ở hệ thống GPS phát đi 2 tín hiệu trải phổ trực tiếpDS/SS (Direct Sequence/Spread Spectrum) Đó là tín hiệu đường 1(L1) và tínhiệu đường 2 (L2) Tín hiệu L1 mang một mã xác định cự ly chính xác (mã P)

và một mã bắt và đo cự ly tương đối C/A (Clear or Coarse Acquisition) Tínhiệu L2 mang một mã xác định cự ly chính xác cho quân sự, tần số L1=1575.42 MHz, còn L2= 1227.6 MHz

Tín hiệu L1 là một tín hiệu QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) với

mã C/A ngắn ở kênh I và mã rất dài ở kênh Q Hình 2-3 và 2-4 trình bày về sơ

đồ khối cấu trúc tạo tín hiệu L1 DS/SS-QPSK phần phát và phổ của tín hiệuGPS L1 và L2

= 2Acos(2 πf c t+ θ + γ( )t ) (2.5)Trong đó: ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

t b t c t

2

1 1 tan γ

=

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

Mã P có chu kỳ rất dài, nó được xây dựng trên cơ sở tích của hai mã có độ dàigần như nhau và được phát với tần số là 10,23 MHz Mã P lặp lại 280 ngàymột lần, mỗi một vệ tinh sẽ được phát một đoạn khác nhau của mã này vớithời gian ấn định là 1 tuần Tín hiệu C/A ngắn để dễ bắt, còn tín hiệu P có tốc

độ cao dùng để đo cự ly xa chính xác hơn Thời gian một chíp P vào khoảng100ns Cả hai tín hiệu C/A và P đều được điều chế trên một dữ liệu thông tinphát đi với tốc độ 50 bit/s và lặp lại tuần hoàn Dữ liệu này mang thông tin về

vị trí của vệ tinh, một số thông tin về cải chính sai số đồng hồ, sai số tầngion… Sau khi bắt được mã C/A, dữ liệu được giải điều chế Mã C/A và thôngtin sau khi giải điều chế cho phép ngay lập tức đồng bộ mã P Hình 2-5 trìnhbày sơ đồ khối giải điều chế tín hiệu DS/SS-QPSK ở máy thu Nếu bỏ qua tạp

âm và giả thiết rằng tín hiệu có độ trễ là τ thì tín hiệu ở phần thu sẽ là:

2

'

1 τ sin 2 π θ τ τ cos 2 π θ τ

Vì thế, đầu ra của bộ so sánh là +1 (logic "1") khi bản tin là +1, và đầu ra là -1(logic"0") nếu bít bản tin là -1.

2.4 Xác định khoảng cách giả để định vị

Để xác định chính xác vị trí của máy thu GPS của người sử dụng, tacần biết ít nhất vị trí tức thời của 3 vệ tinh và khoảng cách tới 3 vệ tinh kia.Khoảng cách từ máy thu GPS tới một vệ tinh được xác định là tích giữa thờigian lan truyền của sóng điện từ với vận tốc của nó Giá trị này được tính ởmáy thu, nó không được chính xác bởi vì một số nguyên nhân như sai số củađồng hồ vệ tinh và của đồng hồ máy thu, sai số của tầng ion, tầng điện ly Cácsai số này đã làm sai lệch giá trị khoảng cách thực Vì vậy, khoảng cách màmáy thu đo được gọi là khoảng cách giả

Việc xác định khoảng cách thực thông qua khoảng cách giả trừ đi cácsai lệch khoảng cách do các nguồn sai số gây nên, là nguyên lý cơ bản củaphương pháp xác định vị trí bằng khoảng cách giả

( ) dt

b i

i

T t