Khảo sát sự biến thiên của khoảng cách giả trong một tệp trị đo theo thời gian

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GPSI.1 Lịch sử phát triển và cấu trúc của hệ thống GPS: I.1.1 Lịch sử phát triển: Vào thập kỷ 70 của thế kỷ trước, bằng kỹ thuật đo giao thoa cạnh đáy dài

MỞ ĐẦU

Đã từ rất lâu, bản tính tò mò và sở thích khám phá thế giới luôn mang lạicho con người niềm đam mê mạnh mẽ và bất tận, kho tàng kiến thức vô biên màthế giới đang sở hữu thách thức tất cả mọi khối óc dù nhỏ bé hay vĩ đại nhất.Trái đất chỉ là một hành tinh nhỏ bé trong hệ mặt trời và chỉ là một phân tử vôcùng nhỏ bé trong vũ trụ nhưng cũng đã khiến con người chúng ta mất hàng vạnnăm vẫn chưa tìm hiểu hết được mọi thứ mà nó đang có và sẽ có Khám phá thếgiới đã đòi hỏi con người sáng tạo và tìm tòi những cách thức và công cụ hữuhiệu để phục vụ cho mục đích ấy Trước kia, khi công nghệ khoa học chưa pháttriển, để có thế nghiên cứu trái đất, khám phá những miền đất mới, những nơi

mà chúng ta chưa từng biết đến, con người đã phải sử dụng rất nhiều nhữngcông cụ sơ khai và rất thiếu chính xác, chúng ta không thể dự đoán trước đượcđiều gì đang và sắp xảy ra, điều gì có lợi và có hại cho con người và sự pháttriển của thế giới, tuy nhiên, chính những thách thức to lớn ấy, con người đã có

xu hướng hoàn thiện bản thân và biết cách tạo ra những công cụ, cỗ máy phục

vụ lợi ích, ví như la bàn dùng để định hướng, hay sử dụng vị trí các chòm sao đểxác định vị trí và hướng di chuyển một cách khá chính xác Tuy nhiên, để có thểxác định một cách chính xác các Tuy nhiên, để có thể xác định một cách chínhxác các yếu tố trên, chúng ta cần một hệ thống định vị có độ chính xác cao để cóthể xác định những sự thay đổi của thế giới đến cuộc sống của chính mình Hệthống định vị toàn cầu GPS ra đời với mục đích này, GPS giúp chúng ta mở ramột chân trời mới cho công tác nghiên cứu thế giới, đặc biệt là công tác định vị,dẫn đường, công tác xác định các yếu tố tự nhiên và rất nhiều những ứng dụngkhác trong tất cả các lĩnh vực của cuộc sống

Hệ thống định vị toàn cầu GPS ra đời dựa trên sự phát triển mạnh của kỹthuật điện tử Tín hiệu từ các vệ tinh GPS được chuyển đi bằng các sóng điện từ,xác định khoảng cách từ vệ tinh đến trạm quan sát thông qua vận tốc ánh sáng

và thời gian lan truyền tín hiệu Từ đó, dữ liệu đo GPS được sử dụng như mộtloại thông tin cơ sở Dữ liệu GPS được truyền từ vệ tinh xuống các trạm quansát thường ở dưới dạng file DAT Tuy nhiên, dưới sự phát triển mạnh mẽ củakhoa học công nghệ, rất nhiều loại máy thu tín hiệu GPS được sản xuất và mỗiloại đều có một điểm mạnh nhất định Mỗi loại máy thu lại có một cấu trúc dữliệu khác nhau, vì vậy, để có thể sử dụng các thông tin nhận được, cần chuyển

chúng về một dạng chuẩn dữ liệu có thể đọc và hiệu chỉnh các giá trị cần thiết để

có thế có được kết quả chính xác hơn Định dạng RINEX ra đời nhằm chuyểnhóa hoàn toàn các file số liệu đo về một định dạng chuẩn có thể chỉnh sửa vàthay đổi được, định dạng RINEX cũng là định dạng chuẩn mà các chương trình

xử lý số liệu GPS yêu cầu

Đề tài “ Khảo sát sự biến thiên của khoảng cách giả trong một tệp trị

đo theo thời gian” mà em nhận được yêu cầu cần phải xác định rõ cấu trúc của

các tệp thông tin đạo hàng và tệp trị đo được xuất ra khi chuyển dữ liệu đo sangđịnh dạng RINEX Cấu trúc của đồ án gồm những phần chính sau đây:

Lời mở đầu

Chương 1: Tổng quan về công nghệ GPS

Chương 2: Định dạng RINEX và các chương trình chuyển đổi

Chương 3: Tính toán thực nghiệm

Kết luận và kiến nghị

Tài liệu tham khảo

Trong quá trình thực hiện đồ án, em đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tìnhcủa các thầy cô trong khoa Trắc địa, đặc biệt là sự hướng dẫn rất tận tình của

thầy giáo Th.S Nguyễn Gia Trọng giúp em hoàn thành đồ án này Tuy nhiên,

do trình độ và kinh nghiệm có hạn nên đồ án còn rất nhiều thiếu sót Rất mongcác thầy cô và bạn đọc góp ý để đồ án được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nôi, Tháng 9 năm 2011

Sinh viên

Ngọ Văn Hà

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GPS

I.1 Lịch sử phát triển và cấu trúc của hệ thống GPS:

I.1.1 Lịch sử phát triển:

Vào thập kỷ 70 của thế kỷ trước, bằng kỹ thuật đo giao thoa cạnh đáy dàiVLBI (Very Long Base Line Interferometry) cho phép định vị các điểm cách xahàng ngàn km với độ chính xác cực cao để xây dựng lưới toàn cầu phục vụ quansát địa động và xác định hệ quy chiếu cho trắc địa vệ tinh, vì tín hiệu thu được từcác vật thể vũ trụ (Quasar) để đo VLBI cực yếu, kỹ thuật đo cực kỳ phức tạp nênngười ta nghĩ đến việc thiết kế hệ thống vệ tinh hoạt động theo nguyên tắc giaothoa của song điện từ này, tín hiệu thu được sẽ mạnh hơn 100.000 lần và kỹthuật đo sẽ đơn giản hơn Hệ thống đạo hàng với thu tín hiệu giờ và khoảng cách(Navigation System With Timing and Ranging – NAVSTRAR) tức là hệ thốngđịnh vị toàn cầu GPS (Global Positioning System) đã ra đời với ý tưởng này Từnăm 1973-1978 Bộ quốc phòng Mỹ đã tiến hành xây dựng hệ thống đạo hàng vôtuyến hay còn gọi là NAVSTAR-GPS hệ thống này được xây dựng nhằm mụcđích xác định toạ độ không gian và tốc độ di chuyển của điểm quan sát trên tàu

vũ trụ, máy bay, tàu thuỷ và trên đất liền để phục vụ cho Bộ Quốc phòng Mỹ vàcác cơ quan dân sự Hệ thống này bao gồm 24 vệ tinh đang chuyển động trênquỹ đạo và một vài vệ tinh dự trữ Các vệ tinh này bay trên độ cao 20.200 kmvới chu kỳ bay xấp xỉ 12 giờ Hệ thống này cho phép quan sát ít nhất 4 vệ tinhtại bất kỳ thời điểm nào và bất cứ vị trí nào trên bề mặt trái đất, các vệ tinh đượcphóng lên quỹ đạo thành từng khối là: Khối I, II, II-A, II-R và II-F.Toàn bộ hệthống GPS được xây dựng hoàn chỉnh vào tháng 5 năm 1994

Năm 1992 Liên Xô cũng tiến hành xây dựng một hệ thống định vị có cấu trúctương tự như hệ thống định vị GPS của Mỹ mang tên GLONASS Hệ thống này

bao gồm 21 vệ tinh bay trên quỹ đạo nghiêng sovới xích đạo 1 góc là 64.8 độ và nằm ở độ cao từ18840- 19940 km, hệ thống GLONASS và hệthống NAVSTAR-GPS cùng cho phép định vị

ở bất kỳ điểm nào hay ở bất kỳ thời gian nàocho dù trong điều kiện thời tiết xấu

Ngày 28 tháng 12 năm 2005, Liên minhChâu Âu cũng bắt đầu đưa lên quỹ đạo các vệtinh đầu tiên của hệ thống định vị toàn cầuGlileo, nguyên lý hoạt động của hệ thống nàytương tự như hệ thống GPS, hệ thống bao gồm 30 vệ tinh (27 vệ tinh hoạt độngchính và 3 vệ tinh dự phòng), độ cao của quỹ đạo là 23.222 km , được phân bốtrên 3 mặt chính và có góc nghiêng 56 độ, vệ tinh được thiết kế với tuổi thọ trên

12 năm, tuy nhiên hệ thống Galileo khác với hệ thống GPS và Glonass là hệthống này được điều hành và quản lý bởi các tổ chức dân dụng, phi quân sự.Hiện nay các loại máy thu GPS đươc sử dụng rộng rãi ở nhiều nước trênthế giới trong đó có Việt Nam, được quân đội Mỹ xây dựng và sử dụng chủ yếucho mục đích quân sự Đầu năm 1980 quân đội Mỹ đã chính thức cho phép sửdụng hệ thống GPS vào mục đích dân sự

Trên thị trường hiện nay có rất nhiều các loại máy khác nhau về chủng loại,

độ chính xác và giá tiền

+ Theo cấu tạo, có thể phân làm 2 loại:

- Máy thu 1 tần số: là loại máy thu chỉ thu được tín hiệu trên 1 tần số L1

- Máy thu 2 tần số: là loại máy thu được tín hiệu trên cả 2 loại tần số.+ Theo độ chính xác, có thể chia làm 3 loại:

- Độ chính xác cao: đây là những loại máy thu đắt tiền nhất hiện nay,được sử dụng trong các công tác quan trắc đòi hỏi sự chính xác cao nhưtrắc địa Có thể kể đến máy Topcon GB-1000 hay R8 của Trimble…

- Độ chính xác trung bình: đây là loại máy thu 1 tần có cấu tạo đơn giản

và dễ sử dụng hơn, được dùng để phục vụ công tác thu thập dữ liệu bản

đồ và hệ thông thông tin địa lý GIS…

- Độ chính xác thấp: Cũng là loại máy thu 1 tần số nhưng có cấu tạo gọnnhẹ, thường là máy thu cầm tay và rẻ tiền, phục vụ cho công việc đạohàng, dẫn đường hàng hải, du lịch… như Lowrance hay Garmin III+…

Hình 1: Một số loại máy thu GPS

I.2.1 Cấu trúc của hệ thống GPS:

Công nghệ GPS hoạt động dựa trên nguyên lý định vị bằng tín hiệu thu từ

vệ tinh NAVSTAR, toàn bộ hệ thống bao gồm 3 bộ phận chính là: Đoạn khônggian, đoạn điều khiển và đoạn sử dụng

Hình 2: Cấu trúc hệ thống GPS

1.2.1.1 Đoạn không gian

Hiện nay hệ thống định vị toàn cầu GPS có 24 vệ tinh đang hoạt động vàmột số vệ tinh khác ở trạng thái dự trữ Các vệ tinh này bay ở độ cao 20.200kmphân bố đều trên 6 quỹ đạo tròn có chu kỳ là 718 phút (gần 12giờ), các quỹ đạonày nghiêng so với mặt phẳng xích đạo một góc 55 0 Việc bố trí như vậy nhằmmục đích để tại mỗi vị trí và trong bất kỳ thời gian nào ta đều có thể quan sátđược ít nhất 4 vệ tinh

Các vệ tinh phát hai tín hiệu vô tuyến công suất thấp dải L1 và L2 (Dải L làphần song cực ngắn của phổ điện từ trải rộng từ 0,39 đến 1,55 GHz), L1 chứahai mã "giả ngẫu nhiên"(pseudo random), đó là mã Protected (P) và mã Coarse/Acquisition (C/A) Mỗi một vệ tinh có một mã truyền dẫn nhất định, cho phépmáy thu GPS nhận dạng được tín hiệu Mục đích của các mã tín hiệu này là đểtính toán khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu GPS

Các vệ tinh phát các sóng tải tín hiệu trên 2 tần số khác nhau là:

L1= 1575,42MHz và L2=1227,60MHz các sóng tải này được điều biến bằng 2loại Code là: C/ACode và P/Code

P/Code là code có độ chính xác cao có thể điều biến cùng lúc cả hai sóng L1 vàL2 vì vậy code này chỉ được dung trong mục đích quân sự

C/Acode là code thu nhận thô được dùng để điều biến sóng tải L1 với độ chínhxác thấp do đó thường được dùng cho mục đích dân sự

Mỗi vệ tinh có trọng lượng là 1830Kg khi phóng và 930kg khi bay trên quỹđạo Năng lượng cung cấp cho hoạt động của vệ tinh là năng lượng mặt trờiđược lấy thông qua các tấm pin mặt trời gắn trên thân vệ tinh, ngoài ra chúngcòn các tấm pin dự trữ để cung cấp năng lượng trong những lúc không có mặttrời Tuổi thọ của mỗi vệ tinh thường là 7.5 năm, các vệ tinh của khối sau cótrọng lượng và tuổi thọ lớn hơn các vệ tinh của khối trước Các vệ tinh của khối

I được trang bị bốn đồng hồ nguyên tử trong đó hai cái thuộc loại censium vàhai cái thuộc loại rubium thêm vào đó mỗi vệ tinh còn được trang bị thêm bộ tạogiao động băng thạch anh rất chính xác Việc hiệu chỉnh tần số đồng hồ trên vệ

tinh được thực hiện từ mặt đất nhờ các trạm điều khiển, các vệ tinh thuộc khối IIthì đã được nâng cấp lên thành 3 đồng hồ censium Tất cả các đồng hồ của hệthống GPS đều hoạt động ở tần số 10,23MHz.

Hình 3: Đoạn không gian

1.2.1.2 Đoạn điều khiển

Gồm 8 trạm trong đó có 4 trạm theo dõi đặt ở 4 vị trí khác nhau là:Hawai(Thái Bình Dương), Ascencion(Đại Tây Dương), DiegoGarcia(Ấn ĐộDương), Kwajalein(Tây Thái Bình Dương),một trạm điều khiển trung tâm đặt ởColoradoSpring và 3 trạm xử lý số liệu truyền tín hiệu tới vệ tinh

Đoạn điều khiển có nhiệm vụ xác định khoảng cách và sự thay đổi khoảngcách từ trạm đến vệ tinh, theo dõi sự hoạt động của đồng hồ vệ tinh, đo đạc các

số liệu khí tượng và các số liệu này được chuyển về trạm xử lý trung tâm Saukhi xử lý thông tin nhận được thì trạm trung tâm sẽ chuyển ngược lại các trạmtheo dõi và từ đó chuyển lên vệ tinh rồi tới máy thu

Hình 4: Đoạn điều khiển

1.2.1.3 Đoạn sử dụng

Bao gồm tất cả các máy móc và thiết bị thu tín hiệu từ vệ tinh Các loại máynày được đặt trên đất liền, trên máy bay, hoặc trên tàu biển… vv, tuỳ theo từngmục đích sử dụng và yêu cầu độ chính xác đo đạc mà ta sử dụng các loại máy thukhác nhau Có thể là loại một máy thu độc lập(dùng trong định vị tuyệt đối) hoặc

có từ hai máy thu trở lên (dung trong định vị tương đối), hay một máy phát tínhiệu chính phát tín hiệu cho các máy phụ(dùng trong định vị vi phân)

Vì các vệ tinh này phát sóng ở hai loại tần số nên ta cũng có thể chia máythu thành 2 loại đó là máy thu một tần số và máy thu hai tần số

Các máy thu một tần số chỉ thu được các mã phát đi với tần số L1 Các loaimáy thu này có thể đo tương đối giữa các điểm có khoảng cách nhỏ hơn 60km,

sử dụng tốt cho các mục đích dân sự độ chính xác khi định vị tương đối có thểđáp ứng cho mục đích xây dựng lưới trắc địa cao cấp Loại máy thu 2 tần sốnhận được mã phát đi ở cả hai tần số L1 và L2 Có thể cho phép đo tương đốigiữa các điểm ở khoảng cách 60=>1000km

Máy thu GPS hoạt động trong hệ toạ độ WGS-84 khi đo nối với các điểm ở

hệ toạ độ khác có thể xác định toạ độ của các điểm trong hệ toạ độ đo nối

Hình 5: Máy đo đạc điện tử

I.3 Các loại trị đo trong công nghệ GPS:

1.3.1 Trị đo khoảng cách giả theo mã:

Trị đo khoảng cách giả là trị đo khoảng cách từ vệ tinh đến tâm của an tenmáy thu, trong đó có chứa sai số của đồng hồ máy thu (đồng hồ thạch anh),đồng hồ vệ tinh (đồng hồ nguyên tử), sai số do ảnh hưởng của môi trường lantruyền tín hiệu

Mỗi vệ tinh đều phát đi cùng với sóng tải một code tựa ngẫu nhiên riêng(PRN – code) và khoảng cách giả sẽ được xác định dựa trên khoảng thời gian từkhi phát tín hiệu đến khi thu tín hiệu PRN – code Để làm được điều đó, máy thuphải tạo ra được code tựa ngẫu nhiên giống như code phát đi từ vệ tinh Dựa trênnhững thông tin nhận được, so sánh code nhận được theo thang đồng hồ vệ tinh

và code do máy thu tạo ra theo thang đồng hồ máy thu ta xác định được khoảngthời gian truyền tín hiệu từ vệ tinh đến máy thu

Hình 6: Các code C/A do hệ thống tạo ra

Ta ký hiệu ts là thời điểm tính theo đồng hồ vệ tinh khi phát tín hiệu, tR là thờiđiểm tính theo đồng hồ máy thi khi nhận tín hiệu, và tương ứng sai số do đồng

Trong đó ta ký hiệu:



t (GPS) [tR(GPS) - ts(GPS)] và     R -  s (1.2)Khoảng cách giả sẽ được tính toán theo công thức:

1.3.2 Trị đo khoảng cách giả theo pha sóng tải:

Quan trắc pha được thực hiện dựa trên sự khác nhau giữa các pha tín hiệu

vệ tinh đo được bởi máy thu trong các thời điểm đo t Trị đo chứa 2 đại lượngquan trọng: thứ 1 là số nguyên lần bước sóng chưa xác định (L1 19cm) thứ hai

là tích lũy tần số Doppler, tương ứng với tổng các đại lượng Doppler cùng vớiviệc đo phần thập phân của pha sóng tải

Ký hiệu  s(t) là pha của sóng tải đo được, tạo lại ở tần số fs và ký hiệu 

R(t) là pha sóng tải sử dụng được tạo ra trong máy thu ở tần số fR Ở đây tham số

t là thời điểm xác định trong hệ thông giờ GPS được tính từ thời điểm ban đầu t0

 là khoảng cách hình học giữa vệ tinh và máy thu

 là bước sóng của sóng tải

N là số nguyên lần bước sóng



 là sai số đồng bộ giữa đồng hồ vệ tinh và đồng hồ máy thu.Khoảng cách cần đo và số nguyên đa trị thường không được biết trước màthường được xác định trong quá trình đo Trong trường hợp đó, pha của sóng tải

L1 có thể xác định khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu với độ chính xác cỡcentimet, sóng tải L2 cho độ chính xác thấp hơn ít nhiều, nhưng tác dụng của nó

là cùng với sóng tải L1 tạo ra khả năng làm giảm đáng kể sự ảnh hưởng của tầng

1.3.3 Trị đo Doppler:

Hiệu ứng Doppler là một hiệu ứng vật lý, đặt theo tên của nhà vật lý họcChristian Andreas Dopller, trong đó tần số và bước sóng của các sóng âm, sóngđiện từ hay các sóng nói chung bị thay đổi khi mà nguồn phát sóng chuyển độngtương đối với người quan sát

Đối với sóng chuyển động trong một môi trường, nguồn sóng và ngườiquan sát đều có thể chuyển động tương đối với môi trường, hiệu ứng Dopplerlúc ấy là tổng hợp của 2 hiệu ứng riêng rẽ gây ra bởi 2 chuyển động này:

v v

(1.5)Trong đó:

- v là vận tốc lan truyền sóng trong môi trường

- vr là vận tốc tương đối của người quan sát với môi trường

- vs là vận tốc tương đối của nguồn với môi trường

Ứng dụng hiệu ứng này, khi khảo sát vị trí tương đối của vệ tinh và máy thuGPS, trị đo khoảng cách giả được sử dụng để xác định hiệu khoảng cách, hiệutần số Doppler được biểu diễn bởi công thức:

e p e

c f f

- Định vi tuyệt đối

+ Định vị tuyệt đối bằng khoảng cách giả

+ Định vị tuyệt đối bằng pha sóng tải+ Định vị tuyệt đối bằng tần số Doppler

- Định vị tương đối

+ Định vị tương đối trạng thái tĩnh+ Định vị tương đối trạng thái động

- Định vị vi phân

I.4.1 Định vị tuyệt đối:

Định vị tuyệt đối trong GPS là sử dụng máy thu GPS để xác định tọa độ

X, Y, Z của một điểm bất kỳ trong hệ tọa độ WGS-84 thông qua việc giải giaohội không gian trên cơ sở khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu GPS và các tọa độ

đã biết Nếu biết chính xác khoảng thời gian lan truyền tín hiệu từ vệ tinh đếnmáy thu, theo nguyên lý giao hội không gian, ba khoảng cách từ 3 vệ tinh đếnmáy thu cho phép ta xác định chính xác vị trí của điểm quan sát thông qua tọa

độ X, Y, Z Song trên thực tế, cả đồng hồ vệ tinh và đồng hồ máy thu đều có sai

số dẫn đến các khoảng cách đo được là không chính xác, kết quả là chúng khôngcắt nhau tai một đểm nên vị trí của máy thu không xác định được Vì vậy, đểnâng cao độ chính xác của trị đo ta thu thêm tín hiệu của nhiều vệ tinh khác nữa

Hình 7 : Định vị tuyệt đối đo khoảng cách giả

Khoảng cách giả code tại thời điểm t giữa vị trí quan sát i và vệ tinh jđược biểu diễn theo công thức:

) ( ) ( ) (

i ji

j i

R ,  ,   lần lượt là khoảng cách giả, khoảngcách hình học và sai số đồng hồ Với sai số đồng hồ bao gồm sai số của đồng

hồ vệ tinh và đồng hồ máy thu trong hệ thống giờ GPS:

] ) ( [ )

i j i

j j

i t  X t X  Y t  Y  Z t  Z

Trong đó Xj(t), Yj(t), Zj(t) là các vectơ vị trí địa tâm của vệ tinh j tại thờiđiểm quan sát t, Xi, Yi, Zi là tọa độ của điểm quan sát cần xác định trong hệ tọa

độ trái đất Trong phương trình khoảng cách giả của khoảng cách giả, ta thấy có

4 ẩn số là tọa độ của điểm quan sát là Xi, Yi, Zi và sai số của đồng hồ (bao gồmsai số của đồng hồ máy thu và đồng hồ vệ tinh) Đối với sai số của đồng hồ vệtinh được xác định theo mô hình toán theo quá trình trôi theo thời gian Thôngtin về các đồng hồ vệ tinh luôn được biết thông qua các thông tin đạo hàng dướidạng các hệ số của đa thức ao, a1, a2 tại thời điểm t0 Sai số của đồng hồ vệ tinhđược tính toán theo công thức:

2 0 2 0 1

) (t a a t t a t t

số Như vậy:

) ( ) ( ) ( )

i j

j

Nếu xét tại thời điểm t nhất định, thì trong các phương trình trị đo chỉ có 4

ẩn số là tọa độ Xi, Yi, Zi của điểm quan sát và sai lệch đồng hồ máy thu i (t).Bốn ẩn số này hoàn toàn có thể xác định được nếu tại thời điểm t máy thu đồngthời quan sát 4 vệ tinh (hình 7)

* Định vị tuyệt đối bằng pha sóng tải:

Khoảng cách giả có thể nhận được từ các trị đo pha sóng tải:

) ( )

( 1 )

i j j i

j i

) ( ) ( )

(

1 ) (t t N j f j j t f j i t

i

j i

j j

* Định vị tuyệt đối bằng tần số DOPPLER:

Cơ sở của định vị phương trình:

) ( ) ( )

i

j i

i



 là đạo hàm theo thời gian của độsai đồng hồ tổng hợp Trong đó, tốc độ biến đổi của đồng hồ vệ tinh được xácđịnh theo công thức:

) ( 2 )

I.4.2 Định vị tương đối:

Định vị GPS tương đối thực chất là xác định vị trí của một điểm dựa vào

vị trí tương đối của điểm đó và một điểm đã biết tọa độ khác (thường là điểm cố

tọa độ B, H, L giữa các điểm đặt máy thu tín hiệu đồng thời trong hệ tọa độWGS-84 Nguyên tắc định vị GPS tương đối là sử dụng các đại lượng đo phasóng tải giữa 2 điểm đo Người ta tạo ra và sử dụng các sai phân khác nhau chopha sóng tải nhằm làm giảm thiểu tối đa các nguồn sai số hệ thống như sai sốcủa đồng hồ vệ tinh, đồng hồ máy thu, sai số vệ tinh, số nguyên đa trị… Từ đónâng cao độ chính xác của định vị tương đối.

f t

j j j

i j j i j

j j j

i j j i j

2 2 2

2

1 1 1

  1,2  1,2 1,22

,



j j j

i

j j j

N N

N1 , 2  2  1

     

 t  t  t

t t t

j j

1 2

2 , 1

1 2 2

, 1

Từ công thức (1.32) ta có thể thấy sai số đồng hồ vệ tinh j j t đã được loại bỏ

* Sai phân bậc hai

Trong cùng thời điểm hai máy thu đồng thời thu tín hiệu từ hai vệ tinh j

và k ta sẽ có được sai phân bậc 1 tương tự như trên

k

j, t 1,2 t 1,2 t

2 , 1 2

2 , 1

, 2 , 1

, 2 , 1

* Sai phân bậc ba:

Hình 10: Sai phân bậc 3

Giống như sai phân bậc 2 là lấy hiệu 2 sai phân bậc 1 thì sai phân bậc 3lại lấy hiệu của 2 sai phân bậc 2 khi 2 máy thu tín hiệu đồng thời từ 2 vệ tinhtrong thời điểm t i và t i 1 khi đó sai phân bậc 3 có dạng

i k j i

i k

2 , 1

2 1

, 2 , 1

2 1

, 2 , 1

, 2 , 1

Theo công thức (1.39) ảnh hưởng của các số nguyên đa trị đã được loại bỏ

I.4.3 Định vị vi phân:

Định vị GPS vi phân (DGPS – Differential GPS) chỉ áp dụng được khi có

2 (hoặc nhiều hơn) máy thu, trong đó 1 máy thu đặt tại điểm đã biết tọa độ gọi làtrạm tham chiếu, còn các máy thu khác sẽ di chuyển, tọa độ được xác định vớiđiều kiện cả 2 máy thu cùng quan sát ít nhất 4 vệ tinh Khi đó, tọa độ của máythu cố định được sử dụng để tính các số hiệu chỉnh GPS dưới dạng hiệu chỉnh vịtrí điểm hoặc hiệu chỉnh vào khoảng cách code quan trắc, các số hiệu chỉnh nàyđược chuyển đi dưới dạng sóng vô tuyến điện đến máy thu di dộng và lập tứcđược sử dụng tính vị trí điểm để đạt độ chính xác cao hơn so với trường hợpđịnh vị tuyệt đối

) ( )

(

) ( )

(

t Z Z t z

t Y Y t y

t X X t x

A A

A A

A A

) ( ) (

) ( ) (

t t

Z Z

t t

Y Y

t t

X X

Z V

B

y B

B

x B

Trong đó XA, YA, ZA là tọa độ đã biết trong hệ tọa độ thực dụng của điểm A

XA(t), YA(t), ZA(t) là tọa độ định vị tuyệt đối bằng máy thu tại A ởthời điêm t

Ta có thể nhận thấy rằng, trong phương pháp này, khi khoảng cách giữatrạm tham chiếu A và trạm định vị B càng xa nhau thì giả thiết là sai lệch tọa độtại mọi điểm là như nhau không còn đúng nữa Tuy nhiên, phương pháp này cơbản đã loại bỏ kết quả định vị tuyệt đối được nhiễu cố ý SA và một số nguồn sai

số khác mang tính hệ thống khác trong kết quả định vị tuyệt đối

Định vị DGPS về cơ bản được chia làm 2 loại là GPS vi phân cục bộ(diện hẹp) và GPS vi phân diện rộng.

1.4.3.1 Định vị GPS vi phân diện hẹp:

Định vị GPS vi phân cục bộ (diện hẹp) được viết tắt LADGPS (LocalArea Differential GPS) là kỹ thuật định vị tức thời gồm các trạm cơ sở, các trạmtrong mắt xích thông tin liên lạc, xử lý số liệu và máy thu của người sử dụnghợp thành

LADGPS bao gồm các bộ phận:

1 Trạm cơ sở: Phải có tọa độ địa tâm 3 chiều với độ chính xác cao hơn1m, được bố trí nơi quang đãng, có các thiết bị tự động ghi các yếu tố khí tượng,

và thu được các pha sóng tải, mã tương quan Y và pha toàn chu kỳ của L2

2 Trạm sử dụng: máy thu tại trạm này có thể 1 tần hoặc 2 tần nhưng phải

có khả năng thu tín hiệu sai phân và giải mã của sóng điều biến

3 Khâu thông tin và phát số liệu: Có nhiệm vụ truyền số liệu sai phân từtrạm cơ sở đến trạm phát và từ đó, trạm phát chuyển tín hiệu cho trạm sử dụng

- Đặc điểm của phương pháp này là cung cấp cho người sử dụng thôngtin cải chính GPS vi phân tổng hợp số cải chính cho trị đô chứ không cung cấp

số cải chính cho từng nguồn sai số, phạm vi ứng dụng của nó khá hẹp, khoảng150km Kỹ thuật LADGPS dựa trên 2 mô hình tính toán là vi phân khoảng cáchgiả và vi phân pha

1.4.3.2 Định vị GPS vi phân diện rộng:

Định vị GPS vi phân diện rộng WADGPS có nguyên lý hoạt động là phânloại sai số trong đo GPS, mô hình hóa từng loại và tính riêng cho từng số hiệuchỉnh của mỗi loại sai số, được gọi là các số hiệu chỉnh sai phân Hệ thốngWADGPS quan tâm đến 3 nguồn sai số chủ yếu là sai số lịch vệ tinh, sai sốđồng hồ vệ tinh và độ trễ khi tín hiệu xuyên qua tầng điện ly Đây cũng là cácnguồn sai số chủ yếu ảnh hưởng lớn đến kết quả định vị GPS

Hệ thống bao gồm 1 trạm chủ, một trạm phát tín hiệu sai phân, một trạmgiám sát, hệ thống thông tin liên lạc dẫn truyền số liệu và các trạm sử dụng

Sự khác nhau giữa mạng lưới tin liên lạc trong hệ thông WADGPS vàLADGPS là đảm bảo mối liên lạc giữa các trạm theo dõi và trạm chủ Trạm chủ

và trạm phát tín hiệu đều có máy tạo mã thông tin còn ở trạm sử dụng có máygiải mã, điều này giống như hệ thông LADGPS, nhưng do phạm vi phủ sóng của

hệ thông WADGPS rất lớn, dung lượng thông tin cũng lớn nên tín hiệu đượctruyền đi thường được sử dụng sóng dài và hệ thống này rất phức tạp và đầu tưcho nó đòi hỏi chi phí rất cao

Ngoài các kỹ thuật đo trên, người ta còn phát triển kỹ thuật đo GPS vi phântăng cường diện rộng WAAS Phương pháp hoạt động của nó là đem tín hiệu hiệuchỉnh sai phân khu vực rộng do trạm chủ tính được từ mặt đất phát lên các vệ tinhđịa tĩnh, sử dụng tần số L1 của GPS thông qua các thông tin đạo hàng

I.5 Các nguồn sai số đối với trị đo GPS:

vệ tinh và máy thu, người ta sử dụng hiệu các trị đo giữa các vệ tinh cũng nhưgiữa các trạm quan sát

1.5.2 Sai số do quỹ đạo vệ tinh

Chuyển động của vệ tinh trên quĩ đạo không tuân thủ nghiêm ngặt địnhluật Kepler do có nhiều tác động nhiễu như: Tính không đồng nhất của trọngtrường trái đất, ảnh hưởng của sức hút của mặt trăng, mặt trời và của các thiênthể khác, sức cản của khí quyển, áp lực của bức xạ mặt trời, Vị trí tức thời của

vệ tinh chỉ có thể xác định theo mô hình chuyển động được xây dựng trên cơ sởcác số liệu quan sát từ các trạm có độ chính xác cao trên mặt đất thuộc phần điềukhiển của hệ thống GPS và đương nhiên có chứa sai số Có hai loại ephemeritđược xác định từ kết quả hậu sử lý số liệu quan sát cho chính các thời điểm nằm

trong khoảng thời gian quan sát và ephemerit được ngoại suy từ các ephemeritnêu trên cho máy ngày tiếp theo, loại ephemerit thứ nhất có độ chính xác ở mức

10 - 50 m, và chỉ được cung cấp khi được Chính phủ Mỹ cho phép, còn loại thứ

2 ở mức 20 -100 m và cho phép khách hàng sử dụng Sai số vị trí của vệ tinhảnh hưởng gần như trọn vẹn tới sai số xác định toạ độ của điểm quan trắc đơnriêng biệt, nhưng lại được loại trừ đáng kể trong kết quả định vị tương đối giữahai điểm

1.5.3 Sai số do tầng điện ly và tầng đối lưu:

Được phát đi từ vệ tinh ở độ cao 20 200 km xuống tới máy thu trên mặtđất, các tín hiệu vô tuyến phải xuyên qua tầng điện ly và tầng đối lưu Tốc độlan truyền tín hiệu tăng tỉ lệ thuận với mật độ điện tử tự do trong tầng điện ly và

tỉ lệ nghịch với bình phương tần số của tín hiệu Ảnh hưởng của tầng điện ly sẽđược loại trừ đáng kể bằng cách sử dụng hai tần số tải khác nhau Chính vì thế,

để đảm bảo định vị với độ chính xác cao người ta sử dụng các máy thu GPS 2tần số Xong khi 2 điểm quan sát ở gần nhau thì ảnh hưởng nhiễu xạ do 2 tần sốkết hợp sẽ lớn hơn so với 1 tần số và do vậy nên sử dụng máy thu 1 tần số chotrường hợp định vị ở khoảng cách ngắn Ảnh hưởng của tầng điện ly vào banđêm sẽ nhỏ hơn tới 5-6 lần so với ban ngày

Ảnh hưởng của tầng đối lưu có thể được mô hình hóa theo các yếu tố khítượng là nhiệt độ, áp suất và độ ẩm Nó có thể được xem là gần như nhau đốivới hai điểm quan sát ở cách nhau không quá vài chục km và vì thế sẽ được loạitrừ đáng kể trong hiệu trị đo giữa hai điểm quan sát

Để làm giảm ảnh hưởng của tầng điện ly và tầng đối lưu người ta quyđịnh chỉ quan sát vệ tinh ở độ cao từ 15o trở lên so với mặt phẳng chân trời

1.5.4 Sai số do nhiễu tín hiệu:

Ăng ten của máy thu không chỉ thu tín hiệu đi thẳng từ vệ tinh tới mà cònnhận cả các tín hiệu phản xạ từ mặt đất và môi trường xung quanh Sai số dohiện tượng này gây ra được gọi là sai số do nhiễu xạ của tín hiệu vệ tinh Để làm

giảm sai số này, các nhà chế tạo máy thu không ngừng hoàn thiện cấu tạo của cảmáy thu và ăng ten.

Tổng hợp ảnh hưởng của các nguồn sai số chủ yếu nêu trên cùng vớinguồn sai số phụ khác, khoảng cách từ vệ tinh đến các điểm quan sát phụ khác

sẽ có sai số 13 m với xác suất 95% Nếu xét đến ảnh hưởng của chế độ C\A thìsai số này sẽ là 50 m Song các giá trị này mới chỉ là sai số của khoảng cách từmỗi vệ tinh đến điểm quan sát, chứ không phải là sai số của bản thân vị trí điểmquan sát Do vị trí điểm quan sát được xác định bởi phép giao hội khoảng cách

từ các vệ tinh nên độ chính xác của nó phụ thuộc vào các góc giao hội, tức làphụ thuộc vào đồ hình phân bố vệ tinh so với điểm quan sát để có được sai số vịtrí điểm quan sát ta phải đem sai số khoảng cách giao hội nhân với một hệ số lớnhơn 1 Hệ số này đặc trưng cho đồ hình giao hội và được gọi là hệ số phân tán

độ chính xác (Dilution of Precision - DOP) Rõ ràng DOP càng nhỏ thì vị tríđiểm quan sát được xác định càng chính xác

Hệ số DOP tổng hợp nhất là hệ số phân tán độ chính xác hình học GDOP, vì nó đặc trưng cho cả ba thành phần tọa độ không gian X, Y, Z và yếu

-tố thời gian t Hệ số GDOP từ 2 - 4 được coi là -tốt

- Theo dõi độ biến dạng cục bộ

- Theo dõi độ biến dạng toàn bộ

Đo đạc địa chính đòi hỏi độ chính xác vị trí tương đối khoảng 10-4 Người

ta có thể đạt được độ chính xác này một cách dễ dàng bằng cách quan trắc GPS

Việc theo dõi độ biến dạng cục bộ (lún do khai thác mỏ, biến dạng côngtrình) đòi hỏi độ chính xác 1 mm đến 1 cm trên cự ly tới một vài km Đối vớinhững ứng dụng này, độ chính xác có thể đạt được nói trên bị hạn chế bởi sựthiếu chắc chắn trong sự biến đổi của các tấm vi mạch trong ăng ten GPS và sựsai lệch về tín hiệu do môi trường phản xạ nơi đặt ăng ten Hơn thế nữa, khókhăn bị tăng lên do khả năng nhìn thấy vệ tinh bị giới hạn vì hiện tượng bóng tốicủa tín hiệu trong môi trường công nghiệp tiêu biểu.

Việc theo dõi độ biến dạng toàn bộ (hoạt động kiến tạo của địa tầng) đòi

hỏi độ chính xác khoảng 10-7 - 10-8 trên cự ly liên lục địa Sự khác nhau cơ bản

giữa việc theo dõi biến dạng toàn bộ so với những ứng dụng đã nói trên là ở chỗtrong trường hợp này cần phải có một mô hình phức tạp về các quỹ đạo vệ tinhGPS, các trị thời trễ khi truyền tín hiệu qua tầng khí quyển và các độ lệch khác.

I.6.2 Các ứng dụng trong giao thông và thông tin trên mặt đất:

Việc phổ biến rộng rãi phép định vị hàng hải bằng GPS trong giao thôngdân dụng hầu như tăng dần dần thay thế các phương pháp truyền thống Trongviệc xác định các hành trình trên mặt đất, một màn hình tự động thể hiện vị trícủa phương tiện (được xác định bằng GPS) trên một sơ đồ điện tử có thể sẽ thaythế sự so sánh có tính thủ công các vật thể xung quanh phương tiện với bản đồtruyền thống Ứng dụng này thuộc loại cực kỳ quan trọng đối với các phươngtiện thi hành luật pháp, công tác tìm kiếm hoặc cứu hộ

Hình 13: GPS trong giao thông

Việc theo dõi vị trí và sự chuyển động của các phương tiện có thể đạt đượcnếu các phương tiện này được trang bị những máy phát chuyển tiếp tự động để hỗtrợ máy thu GPS Vị trí được xác định bằng các thiết bị thu và xử lý GPS có thểđược truyền đến một địa điểm trung tâm được thể hiện trên màn hình

I.6.3 Các ứng dụng trong trắc địa và bản đồ trên biển:

Nhờ độ chính xác cao và thời gian cần thiết để đo một vị trí chỉ định (Fix)ngắn, hệ GPS đặc biệt phù hợp với công việc định vị ven bờ và ngoài khơi Đốivới công tác trắc địa biển, yêu cầu độ chính xác về vị trí mặt phẳng thường thayđổi trong khoảng từ một vài đềcimét đến một vài chục mét Để đáp ứng các yêucầu này cần phải sử dụng những kỹ thuật quan sát và xử lý số liệu khác nhau

bằng cách sử dụng các phép đo giả cự ly hoặc phép đo phase sóng mang Cácứng dụng trên biển bao gồm đo vẽ bản đồ, các chướng ngại dẫn đường tàuthuyền (đo vẽ bãi cạn, đo vẽ phao nổi) và đo vẽ các cầu tàu và bến cảng Cácyêu cầu định vị trong thám hiểm địa lý đáy biển (ví dụ đo địa chấn) cũng nhưcác yêu cầu về định vị hố khoan đều có thể được đáp ứng bằng GPS.

Trong trắc địa biển (địa hình đáy biển, trường trọng lực của trái đất ) đều

có thể dùng GPS làm công cụ định vị

I.6.4 Các ứng dụng trong giao thông và hải dương học trên biển:

Hệ thống địnhvị GPS đã trở thành một công cụ dẫn đường hàng hải trênbiển lý tưởng Yêu cầu độ chính xác dẫn hướng đi trên biển thay đổi trongkhoảng từ một vài mét (trên bãi biển, bến tàu và dẫn hướng trên sông) đến mộtvài trăm mét (dẫn hướng trên đường đi) Thủ tục định vị GPS chính xác sử dụng

cả phép đo giả ngẫu nhiên và phép đo phase sóng mang có thể đưa đến việc dẫnhướng đi của tàu thuyền trên sông và ven biển không cần đến phao nổi, công táctìm kiếm và cứu hộ ngoài khơi xa cũng sẽ có hiệu quả hơn nhờ được nâng cao

độ chính xác việc dẫn hướng đường đi

Các nhu cầu định vị đối với công tác dã ngoại trong vật lý đại dương cũng

có thể được đáp ứng nhờ hệ GPS Phép đo phase của sóng mang bổ túc cho tatốc độ tàu thuyền chính xác, là số liệu cần thiết trong nghiên cứu các dòng chảycủa đại dương

I.6.5 Các ứng dụng trong trắc địa và bản đồ hàng không:

Trong ứng dụng đo đạc và đo vẽ bản đồ từ ảnh máy bay, hệ định vị GPScung cấp kỹ thuật dẫn đường bay, xác định tâm chính ảnh

Trong đo vẽ ảnh hàng không, yêu cầu độ chính xác dẫn đường baykhoảng một vài chục mét - có thể thực hiện được một cách dễ dàng nhờ hệ GPS.Phép xử lý sau với độ chính xác cao bằng GPS có thể thay thế kỹ thuật tam giácảnh không gian và do đó có thể đóng vai trò của các điểm khống chế mặt đấtmột cách tuyệt hảo Yêu cầu về độ chính xác của phép định vị trong lĩnh vựcứng dụng này thay đổi trong khoảng từ 0.5 m đến 26 m tuỳ theo từng loại tỉ lệbản đồ khác nhau

Phép lập mặt cắt địa hình bằng laze hàng không có thể được dùng để đo

vẽ trực tiếp bản đồ số của địa hình (mô hình số mặt đất) nếu vị trí của bộ cảmbiến (laze) được biết với độ chính xác khoảng 0.5 - 1 m về độ cao và một vàimét về mặt phẳng Người ta trông đợi hệ GPS sẽ cho độ chính xác định vị tốthơn trong phép xử lý sau khi đo

Phép đo trọng lực hàng không cũng đòi hỏi một kiểu định vị tương tự nhưvậy Trong lĩnh vực ứng dụng này, các số đo GPS cho phép xác định thêm tốc

độ của bộ cảm biến cần thiết cho phép quy EOTVOS dữ liệu trọng lực

Phép đo sâu laze hàng không và phép xạ ảnh rada đòi hỏi độ chính xácđịnh vị bộ cảm biến không cao có thể thực hiện một cách dễ dàng bằng các số

đo GPS

I.6.6 Ứng dụng trong giao thông hàng không

Trong lĩnh vực hàng không dân dụng, hầu hết các hãng hàng không quốc tế

đã sử dụng hệ GPS làm hệ thống dẫn đường bay ICAO - Tổ chức hàng không dândụng quốc tế đã quy định sử dụng hệ thống GPS trong dẫn đường và cất, hạ cánh

Ở Việt nam từ 1998 hãng hàng không quốc gia sẽ chính thức sử dụng GPS

Trong các ứng dụng hàng không khác (lâm nghiệp và gieo trồng ngũcốc ), những lĩnh vực không đòi hỏi tính an toàn của hàng không mà chỉ cầntriển khai việc vận chuyển hàng hóa, kỹ thuật GPS có thể đảm bảo dễ dàngnhững yêu cầu chính xác về dẫn đường bay

I.6.7 Các ứng dụng trong thám hiểm không gian:

Ứng dụng chủ yếu của hệ GPS trong thám hiểm không gian bao gồm việcđịnh vị và định hướng bay của các phương tiện không gian khác có mang theonhững máy thu phát địa lý hoặc trắc địa Thông thường các vệ tinh này có quỹđạo thấp, vì vậy nguyên lý hình học của các phép đo cũng tươgn tự như đã ứngdụng cho mặt đất Những ví dụ điển hình trong lĩnh vực ứng dụng này là phép

đo viễn thám bằng vệ tinh và phép đo độ cao bằng rada Các vị trí tọa độ của vệtinh nhận được từ các số đo GPS có thể được dùng để cải tiến hoặc đơn giản hóanhững tính toán quỹ đạo của các phương tiện không gian này, thậm chí thay thếphép định vị liên tục bằng phép định vị rời rạc trong định vị quỹ đạo bay

I.6.8 Các ứng dụng trong việc nghỉ ngơi giải trí:

Người ta trông đợi giá cả của các máy thu GPS sẽ liên tục giảm Hiện nay

ở mức giá một vài trăm đôla những người sử dụng không chuyên cũng đã có thểmua được máy thu GPS đơn giản, có kích thước, trọng lượng rất nhỏ (như đồng

hồ đeo tay)

Hình 16: GPS trong các thiết bị giải trí cầm tay

Các hoạt động nghỉ ngơi và điều giải trí sẽ cung cấp một thị trường rộnglớn cho những máy thu đeo tay, xách tay, giá rẻ dễ sử dụng

I.6.9 Các ứng dụng trong quân đội:

Hình 17: Tên lửa mang công nghệ định vị toàn cầu

Hệ thống định vị toàn cầu được thiết kế chủ yếu để cho quân đội định vịđiểm theo thời gian thực Các ứng dụng cho quân đội bao gồm dẫn hướng hàngkhông, hàng hải và trên bộ Hệ định vị GPS được coi là hệ độc lập và là một bộphận của những hệ thống dẫn đường tích hợp Ngoài ra, các vệ tinh GPS cònmang theo các bộ thu phát để khám phá và hiển thị các vụ nổ hạt nhân

CHƯƠNG II CẤU TRÚC TỆP DỮ LIỆU RINEX

II.1 Lịch sử ra đời và các phiên bản RINEX:

II.1.1 Lịch sử ra đời RINEX:

RINEX được viết tắt bởi Receiver Independent Exchange và là một địnhdạng tiêu chuẩn toàn cầu được phát triển nhằm chuyển đổi dữ liệu GPS của cácnhà sản xuất máy thu GPS khác nhau, hầu hết các phần mềm xử lý số liệu GPSđều đọc các dữ liệu được chuyển về định dạng RINEX, lần đầu tiên vào năm

1989, được phát triển bởi viện Thiên Văn Học của trường đại học Berne

Xử lý số liệu thông qua định dạng chuẩn Rinex còn giúp người tính toáncan thiệp vào trị đo như tính toán các số liệu cải chính do độ quay trái đất, hiệuchỉnh khí tượng và một số trị đo khác

Để phân biệt vệ tinh, trong Rinex quy định như sau:

G: là dữ liệu của vệ tinh GPSR: là dữ liệu của vệ tinh GLONASSS: là dữ liệu của vệ tinh địa tĩnhE: là dữ liệu của vệ tinh GALILEO

Số liệu được chuyển về định dạng chuẩn RINEX thường có 2 tệp vàcũng có thể có 3 tệp:

+ Nếu xuất ra 2 tệp sẽ là tệp *.NAV và *.OBS hoặc *.yyn và *.yyo

+ Nếu xuất ra 3 tệp thì ngoài 2 tệp kể trên còn có tệp *.MET

Tệp *.NAV hay *.yyn còn gọi là tệp thông tin đạo hàng (Navigation)bao gồm các thông tin về vệ tinh, các yếu tố quỹ đạo của các vệ tinh quán sátđược cũng như tình trạng của vệ tinh Nội dung của các tệp *.NAV của cácmáy thu cùng ca đo thường giống nhau

Tệp *.OBS hay *.yyo còn gọi là tệp thông tin trị đo (Observations) baogồm các trị đo khoảng cách giả theo code, trị đo pha sóng tải L1 hoặc L1, L2

Đối với các trị đo, Rinex quy định như sau:

C: Trị đo khoảng cách giả (C1) có đơn vị mét (m)L: Trị đo pha sóng tải (L1, L2) có đơn vị chu kỳD: trị đo hiệu khoảng cách DOPPLER (D1, D2) có đơn vị mét

II.1.2 Các phiên bản RINEX:

Kể từ khi ra đời, Rinex đã trải qua rất nhiều phiên bản khác nhau, mỗiphiên bản được phát triển nhằm nâng cao chất lượng và công cụ hỗ trợ việcchuyển đổi dữ liệu GPS tốt hơn, chính xác hơn

Rinex phiên bản 1 được trình bày và chấp thuận tại hội nghị chuyên đềquốc tế Trắc Địa lần thứ 5

Rinex phiên bản 2 Rinex 2.0 được trình bày trong hội nghị quốc tế lầnthứ 2 về định vị chính xác với hệ thống định vị toàn cầu tại OTTAWA vàonăm 1990 Một số bản cải tiến của Rinex 2.0 đã được phát triển như Rinex2.10, Rinex 2.11, Rinex 2.20 nhằm tăng cường một số công cụ trao đổi dữ liệu

II.2.1 Trimble Geomatics Office:

+ Bước 1: Khởi động chương trình chuyển đổi dữ liệu :

Click đúp vào biểu tượng Convert To RINEX.lnk trên màn hình chính

+ Bước 2: Màn hình chính của chương trình:

Chọn file  Chọn Open để mở tệp trị đo dưới dạng dat

+ Bước 3: Chọn File  Chọn Convert File Chương trình sẽ tự độngchuyển file số liệu đo dạng Rinex vào thư mục gốc.

II.2.2 Topcon Link:

+ Bước 1: Khởi động chương trình:

Có thể khởi động chương trình từ biểu tượng Topcon Link v.8.lnk ngoài màn hìnhchính hoặc khởi động từ MENU  Programs  Topcon  Topcon Link V.8

+ Bước 2: Chạy chương trình chuyển đổi dữ liệu:

Chọn File  Chọn Convert File

Hộp thoại chính của chương trình được thể hiện :

+ Bước 3: Chọn Add File  Xuất hiện hộp thoại OPEN  Tìm Link dẫnđến file số liệu cần chuyển đổi, chọn file cần chuyển đổi  Chọn Open.

Xuất hiện hộp thoại sau khi đã Add file dữ liệu cần chuyển đổi, trên đó cócác thanh công cụ hỗ trợ như:

- Destination foder : lựa chọn khu vực lưu file sau khi đã convert

- Destination fomat: lựa chọn các định dạng cần chuyển đổi phù hợp vớimáy thu và các ứng dụng liên quan

- Ngoài ra còn có một số thanh tác vụ khác như Overwrite existing,GPSweed hay các channels tùy chọn cho phù hợp

+ Bước 4: Sau khi đã cài đặt xong các dữ liệu cần thiết  chọn Convert bêndưới góc trái màn hình để tiến hành chuyển đổi dữ liệu.

Ta được file số liệu đã chuyển đổi về dạng Rinex

II.3 Cấu trúc dữ liệu trong các tệp RINEX:

Để chuyển đổi số liệu GPS từ dạng thô (.DAT) sang dạng RINEX, mỗihãng chế tạo máy đều có phần mềm chuyển đổi riêng của mình Tuy nhiên, khichuyển số liệu từ dạng thô sang dạng RINEX ta thường thấy luôn có 2 tệp sốliệu, đó là tệp số liệu thông tin đạo hàng có khuôn dạng yyN (trước kia là

*.NAV) và tệp số liệu thông tin trị đo có dạng.yyO (trước kia là *.OBS) Ví

dụ 09N và 09O

II.3.1 Tệp thông tin đạo hàng:

Cấu trúc của tệp thông tin đạo hàng bao gồm 2 phần: phần tiêu đề

(Header) và phần thông tin về quỹ đạo các vệ tinh

2.10 N: GPS NAV DATA RINEX VERSION / TYPETopcon Link 26-JUL-09 09:04 PGM / RUN BY / DATEbuild July 25, 2002 (c) Topcon Positioning Systems COMMENT

Trên đây là phần đầu của tệp thông tin đạo hàng dạng RINIEX

Phần tiêu đề bao gồm thông tin về loại dữ liệu (NAVIGATION DATA)

và tên của chương trình chuyển đổi dữ liệu (TopCon Link)