Ứng dụng phần mềm TeQC đánh giá, quản lý chất lượng đồng hồ máy thu

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 1 Chương 1. CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP 2 1.1. Các nguồn sai số trong đo GNSS 2 1.2. Cơ sở phương pháp thời gian chỉnh lại đồng hồ 4 1.3. Phần mềm TeQC 6 1.4. Số liệu RINEX (Receiver Independent Exchange Format ) 9 Chương 2. SỐ LIỆU VÀ KẾT QUẢ XỬ LÝ 10 2.1. Số liệu 10 2.2. Nội dung, phương pháp nghiên cứu 45 2.2.1. Nội dung nghiên cứu 45 2.2.2. Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu 45 Chương 3. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 46 1. Kết luận 46 2. Kiến nghị 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47

LỜI CẢM ƠN

Nghiên cứu khoa học đối với học sinh, sinh viên được nhà trường ban hànhvới mục đích đào tạo cho sinh viên thêm cơ hội học tập đi đôi với thực hành Trêntinh thần học hỏi và trao đổi những kiến thức đã học, trong những năm qua đã córất nhiều các bạn sinh viên đăng ký tham gia

Là những sinh viên của khoa Trắc địa - Bản đồ với những hiểu biết còn nontrẻ, hạn chế nhưng với lòng ham học hỏi và tìm tòi, đặc biệt là sự khích lệ động viên

và giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô giáo trong khoa Trắc địa - Bản đồ, chúng em

đã mạnh dạn đăng ký và thực hiện đề tài “Ứng dụng phần mềm TeQC đánh giá,quản lý chất lượng đồng hồ máy thu” Qua đây chúng em xin chân thành cảm ơncác thầy cô trong khoa Trắc địa - Bản đồ, Trường Đại học Tài Nguyên và MôiTrường Hà Nội, Viện Địa chất Việt Nam đã tạo điều kiện giúp đỡ, tạo môi trườnghọc tập, nghiên cứu và chia sẻ kinh nghiệm cũng như tài liệu nghiên cứu, số liệuthực nghiệm để chúng em hoàn thành tốt đề tài nghiên cứu này

Đặc biệt chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS.TS Vy QuốcHải, cô giáo TS Bùi Thị Hồng Thắm người đã tận tình hướng dẫn trong suốt quá trìnhthực hiện đề tài

Hà Nội, ngày 25 tháng 05 năm 2015

Những người tham gia đề tài

MỤC LỤC

Chương 1 CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP 2

1.1 Các nguồn sai số trong đo GNSS 2

1.2 Cơ sở phương pháp - thời gian chỉnh lại đồng hồ 4

1.3 Phần mềm TeQC 6

1.4 Số liệu RINEX (Receiver Independent Exchange Format ) 9

Chương 2 SỐ LIỆU VÀ KẾT QUẢ XỬ LÝ 10

2.1 Số liệu 10

2.2 Nội dung, phương pháp nghiên cứu 45

2.2.1 Nội dung nghiên cứu 45

2.2.2 Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu 45

Chương 3 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 46

1 Kết luận 46

2 Kiến nghị 46

TÀI LIỆU THAM KHẢO 47

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

1 Thông tin chung:

- Tên đề tài:

“Ứng dụng phần mềm TeQC đánh giá, quản lý chất lượng đồng hồ máy thu”

- Sinh viên thực hiện: Lưu Thanh Hòa

Vương Đức Thịnh Ngô Xuân Hoàng

Vũ Quang Huy Trần Minh Hải

- Lớp: ĐH2TĐ2

- Khoa: Trắc địa – Bản đồ Năm thứ: 3

- Số năm đào tạo: 4 năm

- Người hướng dẫn: PGS.TS Vy Quốc Hải

Tính mới: Đánh giá, quản lý chất lượng số liệu GNSS nói chung, chất lượng

đồng hồ máy thu GNSS nói riêng hoàn toàn là hướng chuyên sâu chưa được quantâm ở nước ta Ứng dụng được phương pháp của thế giới cho số liệu Việt Nam thực

sự là phương án tiếp cận, tiên tiến và hiệu quả

Tính sáng tạo: Đánh giá và quản lý chất lượng đồng hồ máy thu từ việc

phân tích số liệu đo bằng phần mềm được thừa nhận trên trường quốc tê là phươngpháp định lượng, dựa trên các chỉ tiêu cụ thể là cách tiếp cận sáng tạo, tranh thủđược sự hợp tác quốc tê, it tốn kém, kết quả có độ tin cậy cao

4 Kết quả nghiên cứu:

Ý nghĩa khoa học: Có hiểu biết sâu sắc hơn về ứng dụng công nghệ GNSS

cho các ứng dụng Quản lý được chất lượng số liệu đo cũng như đồng hồ máy thu

Ý nghĩa thực tiễn:

Việc áp dụng phần mềm QC trong TeQC đã mang lại nhiều lợi ích thiết thức

về mặt kĩ thuật cũng như kinh tế QC giúp chúng ta theo dõi và nắm chắc thiết bịthu GNSS mà đề tài này chúng ta đề cập đến sai số đồng hồ máy thu Khắc phục kịpthời các sự cố kĩ thuật ngoài thực địa đảm bảo số liệu thu đảm bảo chất lượng, mộtphần giúp xử lý số liêu tối ưu trong điều kiện có thể

Trên cơ sở phương pháp nêu trên đã quản lý được chất lượng đồng hồ của bộ

ba máy thu Trimble 4000 SSI được đưa vào khai thác từ năm 1997

5 Đóng góp về mặt kinh tế - xã hội, giáo dục và đào tạo, an ninh, quốc phòng

và khả năng áp dụng của đề tài:

Về mặt kinh tế: Quản lý và nắm vững chất lượng máy thu góp phần chủ

động bảo trì, sửa chữa máy thu, bố trí kế hoạch đo, kịp thời rút máy không đảm bảochất lượng ra khỏi đợt đo, tiết kiệm kinh phí, đảm bảo được chất lượng số liệu đo

Về giáo dục – đào tạo: Hướng nghiên cứu có tác động tích cực nâng cao

trình độ đào tạo trong trường đại học (giáo trình, đào tạo sau đại học )

Phương pháp này hoàn toàn có thể áp dụng cho các máy thu GNSS của các

cơ sở, đơn vị khác

6 Công bố khoa học của sinh viên từ kết quả nghiên cứu của đề tài (ghi rõ tên

tạp chí nếu có) hoặc nhận xét, đánh giá của cơ sở đã áp dụng các kết quả nghiên

Nhận xét của người hướng dẫn về những đóng góp khoa học của sinh viên thực

hiện đề tài:

- Nhóm đã nắm vững được nội dung của đề tài và khuôn khổ của đề tài

- Nội dung của đề tài đã làm sáng rõ được quá trình lão hóa của 3 máy thuGPS của Viện địa chất, các số liệu được thu thập từ năm 1994 đến 2013 đã được xử

lý qua phần mềm TEQC đã biết được thời gian chỉnh lại đồng hồ máy thu, tạo thànhquản cho đề tài

- Thời gian triển khai đề tài chưa đạt được kết quả cao nhất, do đó các thànhviên trong nhóm cần cố gắng và nỗ lực hơn nữa, đồng thời luôn trau rồi kiến thức ởmọi lĩnh vực

- Trả lời các câu hỏi trước Hội đồng, nhóm chưa làm được sảng tỏ nội dung

đề tài đã đạt được, dù đã được hướng dẫn chi tiết và thực hành dưới dự hướng dẫncủa Giáo viên hướng dẫn tại Viện địa chất Điều này, các thành viên trong nhómnên rút kinh nghiệm ở các đề tài sau nay

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN & MÔI

TRƯỜNG HÀ NỘI ĐƠN VỊ : Phòng Khoa học Công nghệ và Hợp tác

Quốc tế

Mã hoá:

QT

HS/7.5.1/01/04/KH-Ban hành lần:

Hiệu lực từ ngày: / /2012

Trang / Tổng số trang:6/59

THÔNG TIN VỀ SINH VIÊN CHỊU TRÁCH NHIỆM CHÍNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

I SƠ LƯỢC VỀ SINH VIÊN:

Họ và tên: Lưu Thanh Hòa

Sinh ngày: 01 tháng 03 năm 1994

Nơi sinh: Đông Sơn - Thanh Hóa - Thanh Hóa

Lớp: ĐH2TĐ2 Khóa: 2012 - 2016

Khoa: Trắc địa – Bản đồ

Địa chỉ liên hệ: Lớp ĐH2TĐ2, Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội

Điện thoại: 0947754797 Email: luuthanhhoa123@gmail.com

Xác nhận của trường đại học

(ký tên và đóng dấu) Sinh viên chịu trách nhiệm chính thực hiện đề tài

(ký, họ và tên)

Lưu Thanh Hòa

4 x 6

DANH MỤC CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT

IGS - International GPS Service

for Geodynamics

Hệ thống các điểm có toạ độ trong hệ toạ

độ toàn cầu ITRFITRF - International Terrestrial

GPS - Global Positioning

System

Hệ thống định vị toàn cầu của Mỹ

PPP - Precise Point Positioning Phương pháp định vị điểm chính xác với

độ tin cậy của toạ độ đạt cỡ vài cm.RINEX - Receiver Independent

Exchange Format

Định dạng số liệu độc lập với máy thu

QC - Quality control Kiểm tra chất lượng

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Ảnh hưởng của tầng đối lưu 3

Hình 1.2 Sơ đồ đồng bộ khung thời gian 6

Hình 1.3 Các tệp đầu ra của QC 8

Hình 2.1 Thu số liệu với máy Trimble 4000SSI 10

Hình 2.2 Quy trình xử lý số liệu 14

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Ảnh hưởng của tầng điện ly đến khoảng cách giả 2

Bảng 1.2 Ảnh hưởng của tầng đối lưu đến khoảng cách 3

Bảng 2.1 Số liệu ALO10670.07o11

Bảng 2.2 Một phần tệp thông báo tổng hợp ALO10670.07s 17

Bảng 2.3 Thời gian chỉnh lại đồng hồ máy thu từ năm 1997 đến năm 2004

27

Bảng 2.4 Thời gian chỉnh lại đồng hồ máy thu năm 2004 32

Bảng 2.5 Thời gian chỉnh lại đồng hồ máy thu tại Hòa Bình điểm [hb05] năm

Bảng 2.8 Đồ thị đường thẳng thể hiện thời gian chỉnh lại đồng hồ máy thu tại

Tam Đảo - Ba Vì điểm [TDBV06] năm 2006(kiểm tra lại bảng này) 37

Bảng 2.9 Thời gian chỉnh lại đồng hồ máy thu tại Hòa Bình điểm [HB07] năm

Bảng 2.14 Đồ thị đường thẳng thể hiện thời gian chỉnh lại đồng hồ máy thu tại

Hồ Chí Minh điểm [HCM09] năm 2009 40

Bảng 2.15 Thời gian chỉnh lại đồng hồ máy thu tại Ninh Thuận 41

điểm [NT113] năm 2013 41

Bảng 2.16 Đồ thị đường thẳng thể hiện thời gian chỉnh lại đồng hồ máy thu

41

tại Ninh Thuận điểm [NT113] năm 2013 (kiểm tra lại bảng này) 41

Bảng 2.17 Thời gian chỉnh lại đồng hồ máy thu tại Ninh Thuận 42

điểm [NT913] năm 2013 42

Bảng 2.18 Đồ thị đường thẳng thể hiện thời gian chỉnh lại đồng hồ máy thu

42

tại Ninh Thuận điểm [NT913] năm 2013 (xem lại đồ thị này) 42

Bảng 2.19 Đồ thị biểu thị thời gian chỉnh lại đồng hồ máy thu 21000 43

Bảng 2.20 Đồ thị biểu thị thời gian chỉnh lại đồng hồ máy thu 21001 43

Bảng 2.21 Đồ thị biểu thị thời gian chỉnh lại đồng hồ máy thu 21002 43

Bảng 2.22 Đồ thị biểu thị thời gian chỉnh lại đồng hồ máy thu 21000, 21001,

21002 từ năm 1997 đến 2003 44

LỜI NÓI ĐẦU

Trong thời gian gần đây công nghệ GNSS đã được áp dụng rộng rãi trongcông tác trắc địa ở nước ta với những ưu điểm hơn hẳn các phương pháp truyềnthống, công nghệ GNSS được triển khai trong nhiều lĩnh vực: Thiết lập lưới khốngchế nhà nước, nghiên cứu chuyển dịch của các đứt gãy kiến tạo, tăng dầy điểm, đo

vẽ chi tiết,… Tuy nhiên, do nhiều yếu tố nên vẫn tồn tại các sai số nhất định ảnhhưởng tới chất lượng số liệu GNSS

Sai số của số liệu GNSS được phân theo nguồn gốc: Sai số do môi trường,sai số quỹ đạo vệ tinh, sai số đồng hồ vệ tinh, sai số đồng hồ máy thu

Việc nghiên cứu sai số liên quan tới số liệu GNSS là vấn đề rộng lớn và phứctạp, bởi vậy đề tài này với thời gian và điều kiên có hạn chỉ quan tâm đến là sai sốđông hồ máy thu Sai số đồng hồ máy thu do hai nguyên nhân sau đây:

- Sai số do bộ phận điện tử: Chủ yếu do các mắt điện tử bị hỏng hóc vàkhông đảm bảo độ ổn định theo thời gian mà chúng ta chưa kịp bảo trì hoặc thaythế

- Sai số đồng hồ máy thu: Thời gian là yếu tố quan trọng trong việc thu thập

và xử lý số liệu GNSS Bởi vậy, trong máy thu ngoài các thành phần khác còn đượctrang bị bộ giao động chính xác (hay đồng hồ máy thu) Cho dù các nhà sản xuấtđảm bảo độ tin cậy, độ chính xác nhất định cho đồng hồ máy thu, song sau một thờigian, đồng hồ có thể hoạt động không hoàn hảo, kéo theo số liệu đo không đảm bảochất lượng, thậm chí không xử lý được

Trên trường quốc tế, sau khi quan trắc, kết thúc ca đo, số liệu được kiểm trachất lượng Để giải quyết được vấn đề này người ta đã sử dụng phần mềm QC vàTEQC của nhóm chuyên gia UNAVCO (University NAVSTAR Consortium) Mụctiêu bao trùm của các phần mềm này là phân tích số liệu đo đưa ra các chỉ tiêu địnhlượng nhằm đánh giá ảnh hưởng của hiệu ứng đa đường dẫn, tầng khí quyển, thờigian chỉnh lại đồng hồ máy thu

Ở Việt Nam, vấn đề quản lý chất lượng đồng hồ máy thu và kiểm tra chấtlượng số liệu GNSS đã được PGS.TS.Vy Quốc Hải quan tâm từ năm 2004, (VyQuốc Hải, 2004, 2006) Trong công trình năm 2004, chất lượng đồng hồ của bộ 3máy thu Trimble 4000 SSI được trang bị năm 1997 của Viện Địa chất đã được đánhgiá trên cơ sở ứng dụng phần mềm QC, TEQC giai đoạn từ 1997 đến 2004

Tiếp tục công việc này, trong khuôn khổ đề tài, số liệu đo GNSS được phântích nhằm đánh giá chất lượng đồng hồ bộ ba máy thu Trimble nói trên trên cơ sở sốliệu được thu thập từ 2004 đến 2013

Kết hợp kết quả hai giai đoạn, đề tài sẽ đưa ra nhận xét, bàn luận và các kiếnnghị liên quan

Chương 1 CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP 1.1 Các nguồn sai số trong đo GNSS

Ở phần trên, chúng ta đã biết các sai số ảnh hưởng chủ yếu trong quá trình đoGPS Phần này chúng ta sẽ tìm hiểu rõ nguyên nhân gây ra các sai số trong quá trình

đo GPS

Ảnh hưởng của tầng điện ly: Tầng điện ly chứa các điện tử tự do phân bố

trong khí quyển ở độ cao từ 50 km đến khoảng 1000 km Tầng điện ly làm chậm trễtín hiệu code tức là làm tín hiệu code này thu muộn hơn Mức độ chậm trễ tín hiệucode tỉ lệ nghịch với bình phương của tàn số sóng tải và tỉ lệ thuận với tổng lươngđiện tử TEC trên đường truyền tín hiệu Ngược lại, tầng điện ly lại làm tín hiệu phađến máy thu sớm hơn Độ trễ và độ sớm có giá trị tuyệt đôi như nhau nhưng ngượcdấu Giá trị TEC được tính theo tổng điện tử theo phương thẳng đứng VTEC Giá trịVTEC phụ thuộc vào vị trí địa lý và thay đổi theo thời gian Ban ngày giá trị củaVTEC lớn hơn so với ban đêm Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của tầng điện ly đếnkhoảng cách giả thiết được thể hiện trên bảng 1

Có thể thấy rằng,với tầng số tín hiệu GPS là 15.575,42 MHz và 1.227.60MHz thì ảnh hưởng do tầng điện ly đến khoản cách giả có thể đến trên 30m Đây lànguồn sai số đáng kể cần nghiên cứu để loại bỏ giảm thiểu

Bảng 1.1 Ảnh hưởng của tầng điện ly đến khoảng cách giả

Ảnh hưởng của tầng đối lưu: Tầng đối lưu là tầng khí quyển tính từ mặt đất

đến độ cao khoảng 50 km Trong tầng đối lưu chứa nhiều hơi nước và bụi khíquyển Ảnh hưởng của tầng đối lưu đến tín hiệu điện từ không phụ thuộc vào tầng

số sóng tải, chứa thành ảnh hưởng của phần khô (trên cao) cà ảnh hưởng của phầnướt (dưới thấp) Qua khảo sát thấy rằng ảnh hưởng của phần khô chiếm khoảng90% còn phần ướt là 10%

Do tầng đối lưu, tín hiệu mã (code) và pha đến máy thu bị chậm trễ, gây rasai số trong khoảng cách cỡ 2.5 m theo phương thiên đỉnh và khoảng 30 m theophương chân trời

Bảng 1.2 Ảnh hưởng của tầng đối lưu đến khoảng cách

Ảnh hưởng của tầng đối lưu đến tín hiệu phụ thuộc vào góc cao E của vệtinh Góc cao E càng nhỏ thì tín hiệu lan truyền trong tầng đối lưu cũng như trongtầng điện ly trải qua quãng đường càng lớn

Hình 1.1 Ảnh hưởng của tầng đối lưu

Trong qua trình đo đạc, có thể giảm bớt ảnh hưởng sai số này bằng cách loại

bỏ tín hiệu của các vệ tinh có góc cao E dưới 15º, gọi là góc cao giới hạn hay gócngưỡng

Ảnh hưởng do đa đường dẫn: Như đã nêu phần trước, các tín hiệu đi từ vệ

tinh đến máy thu có thể qua nhiều đường khác nhau do phản xạ tín hiệu,gọi là hiệntượng đa đường dẫn Nếu tín hiệu phản xạ đủ mạnh, máy thu ghi nhận cả tín hiệutruyền thằng từ vệ tinh và cả tín hiệu phản xạ sau khi va đập vào các vật phản xạtrên đường đi

Các tín hiệu đa đường dẫn và tín hiệu truyền thẳng có thời gian phát đi cùngnhau từ vệ tinh, nhưng thời điểm đến máy thu sẽ khác do đó làm nhiễu kết quả quantrắc Tín hiệu bị phản xạ bao giờ cũng đến máy thu chậm hơn so với tín hiệu theođường thẳng do phải trải qua một quãng đường dài hơn chính là đường đi của tín

hiệu phản xạ Hiện tương đa đường dẫn gây biến dạng tín hiệu điều biến C/A-code,P-code và ảnh hưởng đến các trị đo pha sóng tải được sử dụng trong định vị tươngđối.

Theo ước tính, hiện tượng đa đường dẫn có thể gây sai số đối với trị đokhoảng cách code cỡ vài m, trường hợp lớn nhất có thể lên đến 100 m hoặc hơn.Ảnh hưởng của đa đường dẫn tới trị đo pha nhỏ hơn, thường chỉ khoảng vài cmtrong trị đo khoảng cách theo pha và nói chung ảnh hưởng đến kết quả định vịtương đối ở khoảng cách ngắn không quá 1cm

Hiện tượng đa đường dẫn và ảnh hưởng của nó đến kết quả định vị thườngkhó loại bỏ bằng thuật toán xử lý Cách tốt nhất để loại bỏ hoặc giảm thiểu ảnhhưởng của đa đường dẫn là nghiên cứu chế tạo ăng ten máy thu có khả năng giảmthiểu tín hiệu đa đường dẫn

Một cách khác để giảm thiểu ảnh hưởng của đa đường dẫn là khi bố trí trạm

đo GPS phải xa các vật dễ phản xạ tính hiệu như kim loại, bê tông,

Sai số đồng hồ máy thu: Tinh thể thạch được sử dụng để chế toàn bộ dao

động của đồng hồ máy thu GPS Do đó, ổn định của đồng hồ máy thu thấp hơnđồng hồ vệ tinh Sai số do đồng hồ máy thu sẽ gây ra sai số trong các trị đo GPS Đểkhắc phục sai số đồng hồ máy thu đến kết quả định vị tuyệt đối bằng khoảng cáchgiả, người ta coi sai số đồng hồ máy thu là sai số thứ tư trong bài toán định vị, nhờ

đó về cơ bản đã loại bỏ được ảnh hưởng này, tuy nhiên vẫn còn lại một phần ảnhhưởng qua sai số của chính ẩn số đó

Trong định vị tương đối theo pha sóng tải, nhờ sử dụng phương trình saiphân bậc hai nên về cơ bản cũng loại bỏ được sai số đồng hồ máy thu Sử dụng trị

đo pha tải cần lưu ý với vấn đề mất khóa tín hiệu trong quá trình đo gây cho chu kì.Nói chung, số vệ tinh quan sát được càng nhiều thì càng giảm khả năng mất khóatín hiệu và nâng cao hiệu quả của việc hiệu chỉnh trượt chu kì Chất lượng, chủngloại, đặc tính kỹ thuật của máy thu và điều kiện đo có liên quan đến độ chính xáctrong định vị tương đối, kể cả định vị tương đối tĩnh và định vị tương đối động

1.2 Cơ sở phương pháp - thời gian chỉnh lại đồng hồ

Một trong các yếu tố quan trọng để có thể đánh giá được chất lượng dồng hồmáy thu là thời gian chỉnh lại đồng hồ Hoạt động của hệ thống GNSS ngoài các hạtầng kỹ thuật còn phải gắn liền với công tác định nghĩa và bảo trì đảm bảo khungthời gian Thời gian GPS hay GPS time (GPST) được bắt đầu vào 0 giờ ngày 6tháng 1 năm 1980 Liên quan tới GPST còn tồn tại khái niệm tuần GPS, ngày bắtđầu của GPST vào chủ nhật nên tuần GPS cùng bắt đầu vào chủ nhật kết thúc vàothứ bảy Cơ sở của hệ thống GPST là giây nguyên tử Việc bảo trì khung thời gianGPS (liên quan tới việc thu tín hiệu) được tiến hành theo 4 cấp Tổ chức quốc tế với

các đồng hồ có độ chính xác cao nhất (đồng hồ rubidium có độ ổn định 7x10-16 s: sai

số của đồng hồ/ngày) sẽ cung cấp thời gian cho hệ thống định vị thông qua đoạnđiều khiển Đoạn điều khiển sẽ chuyển tín hiệu thời gian lên vệ tinh, tương tự nhưvậy, khi quan trắc ngoài các trị đo, máy thu còn nhận được tín hiệu thời gian Domức độ chính xác (hay giá thành) của các đồng hồ ở các cấp trên là khác nhau nênxuất hiện sự không đồng bộ thời gian của các đồng hồ Ở công đoạn cuối cùng, giữa

vệ tinh và máy thu, tín hiệu thời gian từ vệ tinh so với máy thu vượt quá một đạilượng nhất định (sự không đồng bộ), thì đồng hồ máy thu được chỉnh lại (reset).Khoảng thời gian giữa hai thời điểm chỉnh lại đồng hồ chính là thời gian chỉnh lạiđồng hồ

Đồng hồ càng chính xác, sai số nhỏ thì thời gian chỉnh lại đồng hồ càng lớn

và ngược lại Theo tài liệu của QC và TEQC của UNAVCO, đối với loại máy thuTrimble 4000 SSI, thời gian chỉnh lại đồng hồ phải lớn hơn 10 phút Nếu đại lượngnày nhỏ hơn 10 phút phải rút máy ra khỏi sản xuất đưa tới cơ sở sửa chữa bảo hành.Đây chính là cơ sở quan trọng nhất để đánh giá theo dõi, quản lý chất lượng đồng

hồ máy thu

Hình 1.2 Sơ đồ đồng bộ khung thời gianCho dù nguyên lý cũng như cơ sở phương pháp đã rõ ràng, tường minh, songviệc xác định thời gian chỉnh lại đồng hồ máy thu không hề đơn giản Phải có cácphần mềm mạnh phân tích số liệu đo đưa ra các chỉ tiêu định lượng Các nhà khoa

Đoạn điều khiển

(đồng hồ điều khiển)

Vệ tinh(đồng hồ vệ tinh)

Đoạn sử dụng (đồng hồ máy thu)

học thuộc UNAVCO đã phát triển phần mềm QC (Quatlity Checking) và sau này làTEQC để giải quyết vấn đề này Đề tài đã tiếp cận, tìm hiểu và ứng dụng phần mềmcho nghiên cứu của minh Vì vậy, phần tiếp theo phần mềm QC (hay TEQC) cùngđược đề cập một cách ngắn gọn, làm cơ sở cho việc xử lý số liệu thực tế.

1.3 Phần mềm TeQC

Nguồn gốc: Theo thời gian, với sự phát triển mạnh mẽ, việc ứng dụng các hệ

định vị toàn cầu không còn chỉ bó hẹp ở hệ NAVSTAR GPS (thường được hiểu làGPS) Thời gian qua, hệ GLONASS được củng cố và phát triển cho tới thời điểmhiện nay, đồ hình vệ tinh cũng như thị trường máy thu đã đảm bảo các điều kiện kỹthuật cho việc thu thập và xử lý số liệu cho các ứng dụng trên nhiều lĩnh vực khácnhau Song song với việc ứng dụng GPS, việc xử lý số liệu GLONASS và Galilleo(trong tương lai gần) cho các nhiệm vụ định vị đã trở nên hiện hữu Để biết đượcphần mềm nào có tính thức tế chính xác hơn thì việc cần có một phần mềm hỗ trợkiểm tra xử lý sô liệu của GPS và GLONASS, phần mềm TeQC và QC đã được tạo

sô kiệu GPS và phần nào có thể tìm được nguyên nhân khắc phục

Thành quả cơ bản: Phần mềm TeQC cho chép đánh giá chất lượng GPS,

tuy vậy, tùy yêu cầu các ứng dụng, việc sử dụng phần mềm còn cho phép thực hiệncác công việc:

Kiểm nghiệm, theo dõi chất lượng đồng hồ máy thu: Với các tệp số liệu đovới QC ta luôn xác định được thời gian chỉnh lại đồng hồ máy thu theo thời gian.Đây là dãy số liệu quý để theo dõi chất lượng đồng hồ và có hướng xử lý thích hợp(nếu thời gian chỉnh lại đồng hồ máy thu thay đổi bất thường, hoặc quá ngắn so vớichỉ tiêu chất lượng của máy, cần phải gửi máy đến bộ phận kĩ thuật)

Xác định chất lượng máy thu: Chất lượng máy thu phụ thuộc vào đồng hòmáy thu và các chi tiết điên tử khác Chất lượng đồng hồ máy thu có thể theo dõinhư viết ở trên Bên cạnh đó ta có thể xem xét khảo sát đồ thị ASCII, các tệp vẽ.Phần nhiễu có tần số cao là một trong những chỉ tiêu đặc trưng về chất lượng máy.Nếu phần này quá lớn ở góc ngưỡng cao, có khả năng máy có vấn đề Cần kịp thờirút các máy có lỗi ra khỏi các chu kì đo

Lựa chọn vị trí ăngten: Phần mềm cũng thông báo các hiệu ứng đa phươngcủa vị trí ăng ten, điều này rất có ích đối với các vị trí điểm cần đo đọc (lưới khảosát chuyển dịch, phải đo nhiều chu kì) Trên cơ sở cac thông số liên quan đến hiệuứng đa phương và các đồ thị của các tệp vẽ có thể xác định và khác phục vụ cácchướng ngại vật gây lên hiệu ứng đa phương (hoặc chuyển điểm để các chu kì sau

có chất lượng số liệu tốt hơn)

Xác định các yêu tố chất lượng: Bằng phần mềm cũng có thể khảo sát các tácđộng của điều kiện ngoại cảnh (độ trễ điện li)

Cuối cùng xong không kém phần quan trọng, với QC ta có thể xác định đượctình trạng vệ tinh Điều này hết sức hữu ích trong việc lựa chọn các thống số liênquan

Nguyên tắc sử dụng phần mềm TeQC: Để có thể sử dụng được QC, ta cầnphải có ít nhất 3 tệp: QC.exe; QC.inp và tệp số liệu GPS (TTTTddc.yyo) Trong đó

số liệu GPS mà chúng ta cần kiểm tra phải ở dạng RINEX, có các kí hiệu đã giảithích ở trên Tệp QC.exe là modun chính của phần mềm Tệp QC.inp (inp:input) làtệp phụ trợ tập hợp các thông số điều khiển để chạy phần mêm QC.exe Về nguyêntắc, người sử dụng QC có thể điều khiển phần mềm bằng cách thay đổi các thông sốtrong tệp QC.inp để có thể nhận được các chỉ tiêu được thông báo trong tệp tổnghợp Thông thường tệp QC.inp sẽ chứa các giá trị mặc định,việc thay đổi các giá trịnày phụ thuộc vào chủng loại của máy thu tín hiệu và các yếu tố khác,và cần đượcnghiên cứu cũng như cân nhắc kĩ lưỡng

Hình 1.3 Các tệp đầu ra của QC

Kết quả của phần mềm TeQC: Tùy thuộc vào việc cài đặt các thông số

trong tệp QC.inp đầu ra của QC là tập hợp các tệp:

TTTTdddc.ele: Tệp tập hợp góc cao của các vệ tinh.

TTTTdddc.azi: Tệp tập hợp các phương vị của cá vệ tinh

TTTTdddc.mp1: Khúc xạ đa phương và nhiễu máy thu trên L1

TTTTdddc.mp2: Khúc xạ đa phương và nhiễu máy thu trên L2

TTTTdddc.ion: Độ trễ điện li trên L1

TTTTdddc.iod: Đạo hàm bậc một độ trễ điện li

TTTTdddc.out: Tệp tổng hớp các thông số lien quan đến chất lượng số liệu.Nếu khi chạy phần mêm chỉ có tệp TTTTdddc.yyo,ta chỉ nhận được năm tệp

từ 3-7; nếu có cả tệp TTTTdddc.yyn sẽ nhận đủ bảy tệp nêu trên

Như trên trình bày, đầu vào của phần mềm TEQC là các tệp số liệu đo dạngRINEX, nói cách khác số liệu đo (thường được ký hiệu *.dat) phải được chuyểnsang dạng RINEX Bởi vậy, dưới đây sẽ đề cập một cách tổng quan về vấn đề này

1.4 Số liệu RINEX (Receiver Independent Exchange Format )

Giới thiệu chung: RINEX là chuẩn dữ liệu trị đo GNSS theo khuôn dạng dữ

liệu ASCII được sử dụng để thuận tiện cho việc xử lý không phụ thuộc máy và phầnmềm

Tệp RINEX có dạng TTTTdddc.yyo, trong đó TTTT là tên điểm gồm 4 ký

tự, ddd là ngày trong năm gồm 3 ký tự, c là ca đo 1 ký tự, yy là số năm đo 2 ký tự, o

là ký hiệu tệp số liệu đo 1 ký tự

Chương 2 SỐ LIỆU VÀ KẾT QUẢ XỬ LÝ

2.1 Số liệu

Mục tiêu của đề tài là kiểm tra, quản lý chất lượng đồng hồ bộ 3 máy thuTrimble 4000 SSI của Viện Địa chất, bởi vậy đề tài đã tiến hành thu thập các số liệuthực tế cho đến năm 2013 Số liệu được quan trắc theo phương pháp đo tĩnh bằngmáy Trimble 4000 SSI (hình 2.1) với các thông số cụ thể sau

Hình 2.1 Thu số liệu với máy Trimble 4000SSIGiai đoạn 1997-2004, đề tài kế thừa kết quả xử lý được công bố trong VyQuốc Hải (2004)

Giai đoạn từ 2004 đến nay nhóm đã thu thập số liệu đo thực tế của các đề tài

dự án được lưu trữ tại Viện được thống kê ở bảng 2.1 Sau khi đo, số liệu đượcchuyển về dạng Rinex (một phần tệp Rinex được trình bày ở bảng 2.1), biên tập, sẵnsàng xử lý bằng phần mềm TEQC

Bảng 2.1 Số liệu ALO10670.07o 2.10 OBSERVATION DATA G (GPS) RINEX VERSION /TYPE

teqc 2002Mar14 VDC 20070607 11:01:02UTCPGM / RUN BY /DATE

MSWin2000|IAx86-PII|bcc32 5.0|MSWin95/98/NT/2000|486/DX+ COMMENTBIT 2 OF LLI FLAGS DATA COLLECTED UNDER A/S CONDITIONCOMMENT

ALO1 MARKER NAME

ALO1 MARKER NUMBER

DCC+TTH VDC OBSERVER / AGENCY

21002 TRIMBLE 4000SSI NP 7.27 / SP 3.07 REC # / TYPE / VERS

104875 TRM22020.00+GP ANT # / TYPE

-1779819.1763 5988667.5561 1280069.7679 APPROX POSITIONXYZ

1.3618 0.0000 0.0000 ANTENNA: DELTA H/E/N

315679.17855 33758.30755 23808425.2814 23808430.3794 -3610.1874

07 3 8 1 8 30.0000000 0 7G 2G 4G 8G28G17G20G27

-177688.24546 -92531.70746 24158764.2894 24158766.8444 1510.1094

28831.85448 15519.95447 21154247.5004 21154251.2624 -265.7974

426907.71746 232676.09846 22734232.7814 22734236.9774 -3645.8124

-1644.09547 -271.54557 20561354.6564 20561357.3404 15.4384

9290.48147 4423.62846 22696360.0004 22696363.2704 -63.8444

305599.37546 168875.75246 23339266.7894 23339272.4614 -2631.2814

423970.31345 118140.88045 23829032.6724 23829036.5744 -3609.0004

07 3 8 1 9 0.0000000 0 7G 2G 4G 8G28G17G20G27

-222844.44945 -127718.37046 24150171.0784 24150175.4024 1500.1884

37036.49648 21913.17447 21155808.5704 21155812.3204 -281.2814

536338.90446 317947.07446 22755057.1484 22755061.3794 -3649.6724

-1850.31947 -432.26647 20561315.3204 20561318.2624 -1.8284

11168.42447 5886.95246 22696716.8754 22696720.6604 -61.4534

384766.83546 230564.63746 23354331.9774 23354336.7234 -2646.6724

532207.24745 202481.21345 23849629.7974 23849635.2234 -3606.8914

07 3 8 1 9 30.0000000 0 7G 2G 4G 8G28G17G20G27

-267694.10845 -162666.16046 24141636.4384 24141640.5984 1490.2034

45711.44148 28672.83547 21157459.5474 21157463.2624 -296.6724

645892.09046 403313.12046 22775904.2344 22775909.7194 -3653.4374

-1530.84547 -183.36347 20561376.1254 20561378.6914 -19.0944

12982.01647 7300.11046 22697062.2344 22697066.0904 -59.0474

464402.86946 292618.61346 23369486.5004 23369490.5314 -2662.0004

640387.43445 286777.38145 23870215.8284 23870221.8874 -3604.7034

07 3 8 1 10 0.0000000 0 7G 2G 4G 8G28G17G20G27

-312246.37846 -197382.22846 24133159.0784 24133162.0784 1480.1564

54845.46248 35790.21947 21159197.6804 21159201.7814 -312.0624

755553.70546 488763.65246 22796772.0944 22796777.4494 -3657.1254

-694.40347 468.38947 20561535.2194 20561538.1254 -36.4694

14721.16847 8655.25946 22697393.4534 22697396.7584 -56.6874

544495.88046 355028.69746 23384727.4224 23384731.0784 -2677.3284

748498.14344 371019.36445 23890787.5164 23890792.3914 -3602.4694

07 3 8 1 10 30.0000000 0 7G 2G 4G 8G28G17G20G27

-356539.61346 -231896.50446 24124730.3914 24124733.0634 1472.5944

64398.29148 43233.94747 21161015.7974 21161020.0394 -324.9224

865281.64046 574265.88046 22817653.0704 22817657.6764 -3658.1874

622.06347 1494.17747 20561785.8594 20561788.8954 -51.4224

16347.35447 9922.37346 22697703.0784 22697705.7504 -51.859

Hình 2.2 Quy trình xử lý số liệuSau khi chuẩn bị số liệu, cài đặt phần mềm, trên cơ sở quy trình xử lý, đã tiếnhành các bước sau;

Các bước làm:

Bước 1: Lấy số liệu từ đường chuyền

Star >>> Total commander >>> F:\NCKH\nhomQC\hb05\VOM12680.05s

Bước 2: Sử dụng lệnh chuyển file *.DAT sang file *.n

Câu lệnh: teqc-trdn (tên điểm).nav (tên điểm).dat >(tên điểm).els

Số liệu đo(*.DAT)

Số liệu tệp(*.n)

Số liệu tệp(*.o)

Sai số đồng hồ máy thu

Số hiệu máythu GPS

Bước 3: sử dụng câu lệnh chuyển file *.DAT sang file *.o Câu lệnh: teqc-tr(tên điểm).o

Bước 4: Sử dụng câu lệnh chuyển file *.o sang file *.sCâu lệnh: teqc-qc(tên điểm).o

Đầu ra của TEQC là hàng loạt các tệp, song chúng ta chỉ quan tâm tệp *.yys(tệp thông báo tổng hợp, có chưa thời gian chỉnh lại đồng hồ.

Bảng 2.2 Một phần tệp thông báo tổng hợp ALO10670.07s

76876678999999aaabbbbbbaababbaabbba99aaddbaaaaaa9a999999aaab8899aaaa9888|+10

Pos|o o ooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooo

ooooooo |Pos

Clk|+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +|Clk + -| -| -| -| -| -| -| -+

01:08:00.000 23:30:30.032

2007 Mar 8 2007 Mar 8

*********************

QC of RINEX file(s) : ALO10670.07o

input RnxNAV file(s) : ALO10670.07n

*********************

Time of start of window : 2007 Mar 8 01:08:00.000

Time of end of window : 2007 Mar 8 23:30:30.032

Time line window length : 22.38 hour(s), ticked every 3.0 hour(s)

antenna WGS 84 (xyz) : -1779880.7263 5988667.6450 1280083.5598 (m)

antenna WGS 84 (geo) : N 11 deg 39' 18.56" E 106 deg 33' 08.56"

antenna WGS 84 (geo) : 11.655156 deg 106.552377 deg

WGS 84 height : 89.4588 m

|qc - header| position : 63 m

Observation interval : 30.0000 seconds

Total satellites w/ obs : 28

NAVSTAR GPS SVs w/o OBS : 15 24 29 32

NAVSTAR GPS SVs w/o NAV :

Rx tracking capability : 12 SVs

Poss # of obs epochs : 2686

Epochs w/ observations : 2686

Possible obs > 0.0 deg: 30000

Possible obs > 10.0 deg: 24008

Complete obs > 10.0 deg: 22130

Deleted obs > 10.0 deg: 389

Moving average MP1 : 0.329603 m

Moving average MP2 : 0.904608 m

Points in MP moving avg : 50

No of Rx clock offsets : 32

Total Rx clock drift : +32.000000 ms

Rate of Rx clock drift : +1.430 ms/hr

Avg time between resets : 41.953 minute(s)

Report gap > than : 10.00 minute(s)

epochs w/ msec clk slip : 0

other msec mp events : 4 (: 259) {expect <= 1:50}

IOD signifying a slip : >400.0 cm/minute

IOD slips < 10.0 deg : 3

IOD slips > 10.0 deg : 94

IOD or MP slips < 10.0 : 3

IOD or MP slips > 10.0 : 97

first epoch last epoch hrs dt #expt #have % mp1 mp2 o/slps

SUM 07 3 8 01:08 07 3 8 23:30 22.38 30 24008 22130 92 0.33 0.90 228

Processing parameters are:

Receiver tracking capability : 12 SVs

Maximum ionospheric rate (L1) : 400.00 cm/min

Report data gap greater than : 10.00 min

Expected rms level of P1 multipath : 50.00 cm

Expected rms level of P2 multipath : 65.00 cm

Multipath slip sigma threshold : 4.00 cm

% increase in MP rms for C/A | A/S : 100.00 %

Points in MP moving averages : 50

Minimum signal to noise for L1 : 0

Minimum signal to noise for L2 : 0

Elevation mask (cutoff) : 10.00 degrees

Elevation comparison threshold : 25.00 degrees

Orbit path spline fit sample time : 10 min

SVs w/ code data for position try : 5

Width of ASCII summary plot : 72

Data indicators on summary plot : yes

Do ionospheric observable : yes

Do ionospheric derivative : yes

Do high-pass ionosphere observable : no