So sánh kết quả xử lý số liệu GNSS của phần mềm TTC và HGO

MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ ĐỊNH VỊ VỆ TINH…………………………………… 1.1 Tổng quan về định vị vệ tinh. 1.2 Cấu trúc hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu. 1.2.1 Đoạn không gian. 1.2.2 Đoạn điều khiển. 1.2.3 Đoạn sử dụng. 1.3 Các trị đo. 1.3.1 Trị đo code. 1.3.2 Trị đo pha sóng tải 1.3.3 Trị đo Doppler. 1.4 Các nguyên lý định vị vệ tinh. 1.4.1 Định vị tuyệt đối (định vị điểm đơn). 1.4.2 Định vị tương đối. 1.4.3 Định vị vi phân. 1.5 Các nguồn sai số. 1.5.1 Sai số liên quan tới vệ tinh. 1.5.2 Sai số phụ thuộc vào môi trường lan truyền tín hiệu. 1.5.3 Sai số liên quan tới máy thu. 1.6 Ứng dụng định vị vệ tinh trong trắc địa. 1.6.2 Các ứng dụng trong giao thông và thông tin trên mặt đất. 1.6.3 Các ứng dụng trong trắc địa và bản đồ biển. 1.6.4 Các ứng dụng trong giao thông và hải dương học trên biển. 1.6.5 Các ứng dụng trong trắc địa bản đồ hàng không. Chương 2: SỬ DỤNG PHẦN MỀM TTC VÀ HGO ĐỂ XỬ LÝ SỐ LIỆU GNSS 2.1 Sử dụng phần mềm TTC để xử lý số liệu GNSS. 2.1.1 Giới thiệu về phần mềm. 2.1.2 Thao tác sử dụng phần mềm TTC 2.73.. 2.2 Sử dụng phần mềm HiTarget HGO để xử lý số liệu GNSS………… . Chương 3. THỰC NGHIỆM SO SÁNH KẾT QUẢ XỬ LÍ SỐ LIỆU GNSS BẰNG PHẦN MỀM TTC VÀ HGO 3.1 Giới thiệu về lưới thực nghiệm 3.2. Kết quả xử lý số liệu bằng phần mềm TTC 2.73………………………… 3.3 Kết quả xử lý số liệu bằng phần mêm HGO. Kết Luận Tài liệu tham khảo PHỤ LỤC

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: 3

GIỚI THIỆU VỀ ĐỊNH VỊ VỆ TINH 3

1.4 Các nguyên lý định vị vệ tinh 9

1.4.1 Định vị tuyệt đối (định vị điểm đơn) 9

1.5 Các nguồn sai số 10

2.1.2 Thao tác sử dụng phần mềm TTC 2.73 20

MỞ ĐẦU

Công nghệ định vị vệ tinh đã được đưa vào ứng dụng trong công tác trắc địa ở nước ta từ những năm 1990, chủ yếu phục vụ xây dựng các mạng lưới quốc gia, các lưới cạnh dài phục vụ đo vẽ bản đồ, hoặc đo vẽ đo nối tọa độ…… trong quá trình khai thác và sử dụng ta thấy nó là một công cụ hết sức tiện lợi trong công tác xây dựng lưới

và đo vẽ bản đồ Công nghệ định vị vệ tinh loại bỏ được hết những nhược điểm mà các

công nghệ truyền thống còn tồn tại như: đồ hình, chiều dài cạnh, thông hướng giữa cácđiểm đo….

Để khai thác những ưu điểm cũng như muốn hiểu rõ hơn về công nghệ định vị

em đã chọn đề tài: “So sánh kết quả xử lý số liệu GNSS của phần mềm TTC và HGO”

Nội dung đồ án gồm:

Chương 1: Giới thiệu định vị vệ tinh

Chương 2: Sử dụng phần mềm TTC và HGO để xử lý số liệu GNSS

Chương 3 Thực nghiệm so sánh kết quả xử lý số liệu GNSS của phần mềmTTC và HGO

Em xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG 1:

GIỚI THIỆU VỀ ĐỊNH VỊ VỆ TINH

Định vị vệ tinh là việc xác định vị trí một điểm trên mặt đất hoặc trong khônggian bằng việc quan sát vệ tinh Từ rất lâu con người biết quan sát các vật thể vũ trụ đểxác định vị trí của mình trên trái đất như quan sát mặt trời, mặt trăng, sao bắc cực…

Tháng 10 năm 1957, Liên Xô phóng thành công vệ tinh nhân tạo đầu tiên lênbầu trời từ đó định vị vệ tinh phát triển mạnh mẽ Dựa vào việc quan sát vệ tinh chúng

ta có thể chia lịch sử của công nghệ định vị vệ tinh liên quan tới trắc địa chia làm 2giai đoạn:

Giai đoạn 1: Là giai đoạn mà việc quan sát vệ tinh được thực hiện bằng phươngpháp quang học Trong giai đoạn này thì các vệ tinh đều là các vật thể vũ trụ Người taquan sát đo được góc cao và phương vị của các sao theo thời gian, sau đó dựa vào lịchsao để xác định ra vị trí đứng của điểm quan sát

Giai đoạn 2: Là giai đoạn mà quan sát được thực hiện bằng phương pháp điện

tử Trong giai đoạn này các vệ tinh là vệ tinh nhân tạo tùy theo tính năng của các vệtinh mà chia làm 2 thời kì: Thời kỳ đầu là thời kỳ các vệ tinh là các vệ tinh thụ động,việc định vị được thực hiện theo nguyên tắc máy thu phát đi tín hiệu điện từ truyền đến

vệ tinh, vệ tinh thu tín hiệu này, phản xạ trở lại máy thu , máy thu thu tín hiệu phản xạ

từ vệ tinh kết hợp với tín hiệu phát đi và tiến hành định vị Thời kỳ này tồn tại khônglâu vì máy thu phát ra tín hiệu đồng nghĩa với việc lộ địa điểm của mình, điều nàytrong quân sự là không hề có lợi Thời kỳ thứ 2 là thời kỳ các vệ tinh chủ động, việc vệtinh được thực hiện theo nguyên tắc, vệ tinh phát đi tín hiệu điện tử truyền tới máy thu,máy thu thu tín hiệu này để định vị mà không cần truyền bất cứ tín hiệu nào đi

Trên thực tế người ta không tiến hành định vị riêng lẻ từng vệ tinh mà xây dựngthành các hệ thống định vị Có hai loại hệ thống định vị là hệ thống định vị vệ tinh khuvực và hệ thống định vị toàn cầu

• Hệ thống định vị khu vực là hệ thống cho phép định vị trên toàn khu vực hayquốc gia nào đó

• Hệ thống định vị toàn cầu là hệ thống cho phép định vị trên toàn cầu

1.1 Tổng quan về định vị vệ tinh.

Hệ thống GPS (Global Positioning System) hay còn được gọi là NAVSTAR(Navigation Satellite Timing and Ranging) là hệ thống dẫn đường vệ tinh dùng để cungcấp thông tin về vị trí, tốc độ và thời gian cho các máy thu GPS ở khắp mọi nơi trêntrái đất, trong mọi thời tiết ở mọi thời điểm và mọi điều kiện thời tiết.

Hệ thống thiết bị định vị có thể các định vị trí với sai số từ vài trăm mét tới vài cm tấtnhiên với độ chính xác càng cao thì độ chính xác của máy thu tín hiệu GPS càng phứctạp và giá thành càng cao

Hệ thống được phát triển bởi chính phủ Mỹ, quản lý bởi Không Lực Mỹ (U.SForce) và giám sát bởi ủy ban Định vị- Dẫn đường Bộ Quốc Phòng Mỹ

1.2 Cấu trúc hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu.

Hệ thống định vị toàn cầu gồm có 3 bộ phận

• Đoạn không gian

• Đoạn điều khiển

• Đoạn sử dụng

Hình 1.1: Các thành phần cơ bản của hệ thống định vị

(Nguồn Internet)

1.2.1 Đoạn không gian

Gồm các vệ tinh chuyển động trên 6 mặt phẳng quỹ đạo gần tròn với chu kỳ

718 phút, ở độ cao cách mặt đất khoảng 20200km Các mặt phẳng quỹ đạo nghiêng vớimặt phẳng xích đạo của trái đất ở một góc 550 Quỹ đạo vệ tinh gần với hình tròn, giátrị biểu kiến tâm sai của quỹ đạo vệ tinh có giá trị bằng “0”

Theo thiết kế hệ thống gồm có 24 vệ tinh Mỗi quỹ đạo có 4 vệ tinh, với sự phân bố vệtinh trên quỹ đạo như vậy, trong bất kỳ thời gian nào và ở bất kỳ vị trí quan trắc nàotrên trái đất cũng có thể quan sát ít nhất 4 vệ tinh

Các quỹ đạo được kí hiệu là A, B, C, D, E, F Vị trí vệ tinh quỹ đạo được kí hiệuA-1, A-2,

Các vệ tinh có trọng lượng khoảng 1,6 tấn khi phóng và khoảng 800kg trên quỹđạo Các vệ tinh của các khối sau có trọng lượng lớn hơn và cũng có tuổi thọ dài hơncác vệ tinh trước đó

Năng lượng cung cấp cho các hoạt động của các thiết bị trên vệ tinh là nănglượng mặt trời

1.2.2 Đoạn điều khiển.

Đoạn điều khiển được thiết lập để duy trì hoạt động của toàn bộ hệ thống định

vị Đoạn điều khiển là một hệ thống điều khiển hoạt đông (OSC) bao gồm trạm điềukhiển trung tâm (MSC)

Trạm điều khiển trung tâm MSC có nhiệm vụ chủ yếu trong đoạn điều khiển.Trạm điều khiển trung tâm nhận tất cả các số liệu giám sát vệ tinh từ các trạm theo dõi

MS để tính toán quỹ đạo vệ tinh và các tham số đồng hồ vệ tinh dựa trên thuật toán lọcKalman Kết quả xử lý tại trung tâm được gửi tới các trạm điều khiển mặt đất GSC đểchuyển lên vệ tinh

Các trạm theo dõi MS được phân bố quanh trái đất Mỗi trạm được trang bịđồng hồ nguyên tử tiêu chuẩn và máy thu GPS để liên tục đo khoảng cách giả đến các

vệ tinh có thể quan sát được Các số liệu quan sát ở trạm theo dõi được chuyển ngay vềtrạm điều khiển trung tâm MCS

Hình 1.2: Các trạm điều khiển GPS trên thế giới

(Nguồn: Internet)

Các trạm điều khiển mặt đất GSC có nhiệm vị kết nối thông tin với các vệ tinhbằng angten mặt đất Các trạm điều khiển mặt đất có nhiệm vụ chuyển lịch vệ tinh vàthông tin đồng hồ vệ tinh đã được xử lý tại trạm điều khiển trung tâm lên các vệ tinh,

từ đó phát tới các máy thu của đoạn sử dụng

Như vậy vai trò của đoạn điều khiển rất quan trọng vì nó không chỉ theo dõi,quan sát các vệ tinh mà còn liên tục cập nhật chính xác hóa các thông tin đạo hàng.Trong đó lịch quảng bá, đảm bảo độ chính xác cần thiết cho công tác định vị Các côngviệc quan sát và xử lý đoạn điều khiển có thể coi là quy trình thực hiện “ Bài toànthuận” nhằm có được vị trí vệ tinh trên quỹ đạo từ đó cung cấp cho đoạn sử dụng qualịch vệ tinh quảng bá

1.2.3 Đoạn sử dụng.

Bao gồm các máy thu GPS, máy hoạt động để thu tín hiệu vệ tinh GPS phục vụcho các mục đích khác nhau như: dẫn đường trên biển, trên không, đất liền, phục vụcông tác đo đạc nhiều nơi trên thế giới Máy thu GPS là phần cứng của mảng sử dụng.Nhờ các tiến bộ khoa học kỹ thuật trong lĩnh vực điện tử, viễn thông và kỹ thuật tínhiệu số, các máy thu GPS ngày càng hoàn thiện

Ngành chế tạo máy thu GPS là ngành kỹ thuật cao

Hình 1.3 Thiết bị thu tín hiệu vệ tinh

(1.1)trong đó:

c: Là vận tốc truyền sóng (ánh sáng) = 299792458 m/s

t: Thời gian truyền tín hiệu (sóng)

: Số hiệu chỉnh do sự không đồng bộ đồng hồ máy thu và vệ tinh

: Là số hiệu chỉnh so môi trường

Hiện nay độ chính xác vị trí trị đo mã có thể đạt tới 30m với độ chính xác đó, trị

đo mã được sử dụng trong định vị đạo hang và trong đo đạc có độ chính xác thấp

1.3.2 Trị đo pha sóng tải

Sóng tải được phát đi từ vệ tinh có chiều dài bước sóng không đổi Nếu gọi λ làchiều dài bước sóng thì khoảng cách giữa vệ tinh và máy thu là:

trong đó:

N là số nguyên lần bước

là bước lẻ lần bước sóng

Trị đo pha chính là phần lẻ lần bước sóng bằng cách đo độ lệch pha giữa sóng tảithu được và sóng tải do máy thu tạo ra Phần lẻ này có thể được đo với độ chính xáckhoảng cơ 1% vòng pha tương đương vài mm

Biểu thức xác định độ dị pha

(1.3)trong đó:

trong đó :

R: là khoảng cách từ vệ tinh tới máy thu

Xs, Ys, Zs: là tọa độ không gian 3 chiều của vệ tinh

Xt, Yt, Zt: là tọa độ không gian 3 chiều của vị trí angten máy thu

C là tốc độ truyền sóng ánh sang

: Là sai số đồng hồ máy thu

: Sai số đồng hồ vệ tinh

: Là bước sóng của sóng tải

N: Là số nguyên lần bước sóng từ vệ tinh tới angten máy thu

: Là sai số do khí quyển

: Là tổng hợp các sai số khác

Định vị với trị đo pha sóng tải có độ chính xác cao hơn so với đo mã Vấn đề chínhtrong trường hợp này là xác định số nguyên lần bước sóng (số nguyên đa trị N) giữaangten và máy thu vệ tinh

1.3.3 Trị đo Doppler

Sự thay đổi vị trí tương đối giữa nguồn phát sóng và nguồn thu tín hiệu sẽ làm thayđổi tần độ tín hiệu nhận được so với tín hiệu có tần số chuẩn phát đi Đó chính là hiệuứng Doppler đối với sóng điện từ.

Khi quan sát vệ tinh chuyển động trên quỹ đạo, khoảng cách từ vệ tinh đến trạmquan sát liên tục thay đổi

Sự thay đổi khoảng cách có mối quan hệ trực tiếp với sự thay đổi của tần số của tínhiệu nhận được phát đi từ vệ tinh theo công thức:

(1.5)

trong đó :

:là giá trị trôi tần Doppler ( Doppler Shift)

Phương pháp quan sát vệ tinh bằng hiệu ứng Doppler đã được sử dụng khá rộng rãi

do thiết bị quan sát khá đơn giản

1.4 Các nguyên lý định vị vệ tinh

Trong trường hợp định vị bằng vệ tinh chủ động thì gồm có 2 nguyên lý:

1.4.1 Định vị tuyệt đối (định vị điểm đơn).

Là xác định vị trí tuyệt đối của điểm quan sát trong hệ tọa độ trái đất Nguyên lýđịnh vị này sử dụng ít nhất 1 máy thu

a Bài toán định vị tuyệt đối khoảng cách giả

Khi thu tín hiệu vệ tinh, máy thu đã đo được các khoảng cách giả Ri từ các vệ tinhđến máy thu được biểu diễn theo công thức:

R i = ρ i ˗ C.dT (1.6)

Cần phải xác định tọa độ của điểm đặt máy (chính xác là tâm angten)

Gọi: Xp,Yp,Zp là tọa độ điểm P cần xác định

Xi,Yi,Zi là tọa độ của vệ tinh thứ I, nhận được từ lịch vệ tinh

Ta có khoảng cách hình học từ vệ tinh tới máy thu bằng công thức:

thay vào ta được

1.4.2 Định vị tương đối.

Là định vị xác định hiệu tọa độ (vị trí tương đối) của các cặp điểm quan sáttrong hệ tọa độ trái đất Ở nguyên lý này sử dụng ít nhất 2 máy thu, vừa thu tín hiệu vệ

Nguyên lý định vị tương đối thực hiện trên cơ sở sử dụng trị đo pha sóng tải vàcũng có thể sử dụng khoảng cách giả Trên thực tế, để giải bài toán định vị tương đối,người ta sử dụng trị đo pha sóng tải kết hợp khoảng cách giả hay cũng có thể là trị đoDoppler để hỗ trợ giải nhanh số nguyên đa trị

Kỹ thuật đo pha hiện nay có thể đạt tới độ chính xác cỡ 1% λ và có thể cao hơn,chính vì thế định vị tương đối đạt độ chính xác cao Kết quả định vị tương đối được sửdụng trong trắc địa vào những nhiệm vụ cần độ chính xác cao và rất cao như xây dựngmạng lưới quốc gia, mạng lưới chuyên dụng cần độ chính xác cao

Trong định vị vệ tinh, ngoài 2 nguyên lý định vị trên người ta còn đưa ra 1nguyên lý định vị nữa là định vị vi phân nhằm nâng cao độ chính xác của định vị tuyệtđối

1.4.3 Định vị vi phân.

Bản chất của phương pháp này là hiệu chỉnh vào kết quả định vị GPS tuyệt đốicác số cải chính Các số cải chính này được xác định dựa trên một hay nhiều trạm thamchiếu Trạm tham chiếu là các trạm đã biết tọa độ (reference station), còn gọi là trạm

cơ sở, đóng vai trò giám sát sai số hệ thông, xác định số cải chính và chuyền số cảichính đến máy thu của người sử dụng thông qua đường chuyền vô tuyến

1.5 Các nguồn sai số.

Hiện tại có rất nhiều nguồn sai số ảnh hưởng tới kết quả đo bằng nguyên lý định

vị vệ tinh, ở đây ta chia làm 3 nhóm như trong bảng dưới

Hình 1.4 Các nguồn sai số.

(Nguồn: Internet)

Bảng 1.1 Bảng phân loại sai số trong đo bằng công nghệ GPS

Sai số quỹ đạo vệ tinhNhiễu cố ý SA

Do đồ hình vệ tinh

2 Sai số phụ thuộc vào lan truyền tín

hiệu

Sai số do tầng điện lySai số do tầng đối lưuSai số do đa đường dẫn

3 Sai số liên quan tới máy thu Sai số do đồng hồ máy thu

Sai số do lệch tâm pha angtenSao số do sự không ổn định phần cứngmáy thu

(Nguồn: Giáo trình Định Vị Vệ Tinh)

Ngoài 3 nhóm sai số trên còn có sai số do con người làm ảnh hưởng tới kết quả

đo bằng công nghệ vệ tinh như: dọi tâm, cân máy, đo cao angten, đặt nhầm điểm,…Dưới đây ta chỉ xem xét kỹ về các nhóm sai số đã nêu trên mà thôi

1.5.1 Sai số liên quan tới vệ tinh

a Sai số đồng hồ vệ tinh

Đây là tác nhân trực tiếp gây ra sai số trong việc xác định thời gian

- Nguyên nhân: Các vệ tinh được trang bị đồng hồ vệ tinh nguyên tử có độ chínhxác cao, tuy vậy do sự không ổn định của bộ tạo dao động nguyên tử nên các đồng

hồ này vẫn có sai số xét trong hệ thống giờ GPS

- Khắc phục:

+ Trong định vị tuyệt đối khoảng cách giả, sai số này được hiệu chỉnh vào cáckhoảng cách giả trước khi sử dụng để giải bào toán định vị

+ Trong định vị tương đối, để loại bỏ ảnh hưởng sai số đồng hồ vệ tinh người ta

sử dụng phương trình sai phân bậc nhất của các trị đo pha từ hai trạm quan sát đếncùng một vệ tinh

b Sai số quỹ đạo vệ tinh

Sai số quỹ đạo vệ tinh ảnh hưởng gần như trọn vẹn đến kết quả định vị tuyệt đối

- Nguyên nhân: do chuyển động quay quanh trục của trái đất

- Khắc phục:

+ Chọn và sử dụng lịch vệ tinh chính xác tại thời điểm đo: lịch vệ tinh chính xác

có thể có được nếu yêu cầu NASA hoặc IGS cung cấp, nhưng cách này không tiệndụng vì phải chờ đợi 1 khoảng thời gian không ngắn

+ Quan trắc liên tục trong vòng 24 giờ: tức là 2 vòng quỹ đạo của vệ tinh có thểhiệu chỉnh được lịch vệ tinh thông qua các phần mềm xử lý mới, độ chính xác đạt tới1m Độ chính xác này đã được thử nghiệm tại Việt Nam và đã so sánh kết quả tọa độtuyệt đối với kết quả an truyền tọa độ theo các Basline từ một điểm gốc tọa độ tuyệtđối cũng như với tọa độ nối với lưới IGS quốc tế

+ Sử dụng hệ thống DPGS toàn cầu do OMNISTAR cung cấp theo công nghệRTCM với các số hiệu chỉnh tọa độ được cung cấp theo công nghệ RTCM với các sốhiệu chỉnh tọa độ được cung cấp từ hệ thống các trạm cố định toàn cầu Công nghệ nàycũng đã được thử nghiệm tại Việt Nam và cho độ chính xác tới 1m như lý thuyết dự báo

c Sai số do nhiều cố ý SA.

- Nguyên nhân: Vì lý do an ninh, người ta chủ động làm nhiễu tín hiệu để hạ thấp

độ chính xác định vị tuyệt đối

- Khắc phục: Gỡ bỏ

Trước đây Mỹ cố ý gây nhiễu với hệ thống định vị toàn cầu NAVARSA GPS nhưnghiện nay dã gỡ bỏ.

d Sai số so đồ hình vệ tinh

Ta biết rằng việc định vị là việc giải bài toán giao hội nghịch không gian dựavào điểm gốc là các vệ tinh và khoảng cách đến các máy thu Trong trường hợp tối ưukhi tín hiệu vệ tinh là vệ tinh phải có sự phân bố hình học cân đối trên bầu trời xungquanh điểm đo Chỉ số mô tả đồ hình vệ tinh gọi là hệ số phân tán độ chính xác- hệ sốDOP (Delution of Precesion) Chỉ số DOP là nghịch đảo thể tích của khối tỷ diện tạothành giữa các vệ tinh và máy thu

δ=DOP×δ0 (1.8)chỉ số DOP chia ra các loại:

VDOP: là độ suy giảm độ chính xác trong cao độ

HDOP: là độ suy giảm độ chính xác trong mặt phẳng 2D

PDOP: là độ suy giảm độ chính xác vị trí không gian 3D

TDOP: là độ suy giảm chính xác trong thời gian

GDOP: là độ suy giảm độ chính xác không gian 3D và thời gian

1.5.2 Sai số phụ thuộc vào môi trường lan truyền tín hiệu.

Tín hiệu khi lan truyền từ vệ tinh tới máy thu trên mặt đất phải xuyên qua tầngkhí quyển gồm nhiều tầng, trong đó có tầng điện ly và đối lưu là hai tầng ảnh hưởngnhiều nhất tới sự lan truyền tín hiệu từ vệ tinh Ta gọi là hiệu ứng khí quyển đến tínhiệu vệ tinh Ngoài ra do hiện tưởng phản xạ, tín hiệu vệ tinh đến máy thu có thể bịảnh hưởng bởi hiện tượng đa đường dẫn

a Ảnh hưởng của tầng điện ly

- Nguyên nhân: Tầng điện ly chứa các điện tử tự do phân bố trong khí quyển từ

độ cao 50-100 m Tầng điện ly làm chậm trễ tín hiệu code tức là làm tín hiệu code tớimáy thu muộn hơn

- Khắc phục:

+ Lấy kết quả đo GPS ban đêm sẽ giảm được ảnh hưởng của tầng điện ly

do lượng điện tử tự do trong ban đêm ở mức min so với ban ngày, tuy nhiên đâykhông phải là phương án tối ưu nhất

+ Sử dụng tần số thứ hai để chỉnh vào trị đo trên khoảng cách dài

b Ảnh hưởng của tầng đối lưu

- Nguyên nhân: Trong tầng đối lưu chứa nhiều hơi nước, bụi khí quyển dẫn tới tínhiệu code và pha tới máy thu sẽ bị chậm trễ Sai số này tác động chủ yếu vào các trị đotrên khoảng cách ngắn mà không phụ thuộc vào khoảng cách dài.

- Khắc phục: Người ta nghiên cứu xây dựng các mô hình khí quyển để dựa vào

đó tính toán hiệu chỉnh trị đo nhằm loại bỏ hoặc giảm thiểu chúng Ngoài ra trong quátrình đo đạc người ta có thể giảm bớt ảnh hưởng sai số bằng cách loại bỏ tín hiệu củacác vệ tinh có góc cao E 150, gọi là góc cao hay giới hạn góc ngưỡng

c Ảnh hưởng của đa đường dẫn

- Nguyên nhân: Các tín hiệu vệ tinh tới máy thu có thể qua nhiều đường khácnhau do phản xạ tín hiệu Nếu như tín hiệu phản xạ đủ mạnh thì máy thu nhận cả tínhiệu truyền thẳng lẫn tín hiệu phản xạ Các tín hiệu đa đường dẫn và tín hiệu truyềnthẳng có cùng thời gian phát đi nhưng thời điểm đến máy thu sẽ khác nhau do đó làmnhiễu kết quả quan trắc

- Khắc phục: Cách tốt nhất để loại bỏ hay giảm nhiễu ảnh hưởng của đa đường dẫn

là nghiên cứu chế tạo angten thu có khả năng làm giảm thiểu tín hiệu đa đường dẫn như:loại angten có vòng xoáy tròn Hoặc có thể đặt thêm các bộ lọc trong phần phềm Ngoài

ra cũng có thể làm giảm hiện tượng bằng cách bố trí trạm đo cách xa các vật dễ phản xạtín hiệu như: kim loại, bê tông, mái nhà, hàng rào, cột điện… bên cạnh đó người ta quyđịnh chỉ quan sát vệ tinh ở độ cao từ 150 trở lên so với mặt phẳng chân trời

1.5.3 Sai số liên quan tới máy thu

a Sai số đồng hồ máy thu

Sai số đồng hồ máy thu sẽ dẫn tới sai số trong trị đo GPS

- Nguyên nhân: tinh thể thạch anh được sử dụng chế tạo đồng hồ máy thu, do đó

độ ổn định của đồng hồ máy thu thấp hơn của đồng hồ vệ tinh

- Khắc phục: trong phương pháp định vị tuyệt đối bằng khoảng cách giải người tacoi sai số đồng hồ máy thu là ẩn số thứ 4 Trong phương pháp định vị tương đối theopha sóng tải, người ta sử dụng phương trình sai phân bậc 2 để loại bỏ sai số này

b Sai số lệch tâm pha angten

Trong những trường hợp đo đạc mà cần độ chính xác cao, người đo hết sứcquan tâm tới sai số này

- Nguyên nhân: do khi chế tạo máy thu người ta chế tạo tâm điện tử của angtenchưa thật trùng khớp với tâm hình học của nó

- Khắc phục: có thể kiểm tra sai số lệch tâm pha angten trước khi đo theo phươngpháp “đường đáy 0” hoặc theo phương pháp xoay angten ở nhiều vị trí Trong thao tác

đo GPS, có thể giảm sai số lệch tâm pha angten bằng cách khi đặt máy thu tại điểm đo

luôn quay máy thu về hướng bắc với sai số trong khoảng 50 Ngoài ra ta có thể khắcphục từ lúc chọn máy khi đo với độ chính xác cao ta nên chọn máy có độ lệch tâm phaangten là ít nhất.

c Sai số do nhiễu tín hiệu.

- Nguyên nhân: máy thu GPS là một thiết bị điện tử gồm phần cứng và phầnmềm, do đó trong quá trình làm việc có thể gặp tình trạng máy thu không làm việc ổnđịnh Như chúng ta đã biết trong môi trường lan truyền tín hiệu luôn có các sóng diện

từ như: trạm phát sóng (truyền hình, viễn thông, radar,…), do sấm chớp,…

- Khắc phục: sự tinh xảo của máy thu sẽ quyết định khả năng lọc nhiễu để loại

bỏ những tín hiệu không cần thiết, giữ lại những tín hiệu cần thiết cho định vị Bởivậy muốn giảm thiểu nguồn sai số này người sử dụng phải nắm tình trạng làm việccủa máy thu thông qua số liệu đo đã được đánh giá Tránh xa các nguồn tín hiệu cóthể gây nhiễu

1.6 Ứng dụng định vị vệ tinh trong trắc địa.

Công nghệ định vị có ứng dụng rộng rãi trong đời sống đặc biệt là trong trắcđịa GPS đã dần thay thế phương pháp truyền thống cho độ chính xác cao, kết quảnhanh, hiệu quả kinh tế GPS còn giải quyết một số công việc mà các phương pháptruyền thống không làm được Ứng dụng của GPS có thể kể đến như:

1.6.1 Ứng dụng trong trắc địa và bản đồ mặt đất.

Độ chính xác cao của các trị số đo Phase sóng mang GPS cùng với những thuậttoán bình sai xấp xỉ dần cung cấp một công cụ thích hợp cho nhiều nhiệm vị khác nhautrong công tác trắc địa bản đồ Chúng ta có thể chia các ứng dụng này làm 4 loại :

- Đo đạc địa chính

- Lập lưới khống chế trắc địa

- Theo dõi độ biến dạng cục bộ

- Theo dõi độ biến dạng toàn bộ

Đo đạc địa chính đòi hỏi độ chính xác khoảng 10-4 Người ta có thể đạt được độchính xác này một cách dễ dạng bằng cách quan trắc GPS

Lưới khống chế trắc địa là những lưới trắc địa có độ chính xác cao Độ chínhxác yêu cầu về vị trí tương đối khoảng 5.10-6 đến 1.106 ứng với các cự ly 20-100km

Độ chính xác này có thể đạt được bằng cách xử lý sai các trị đo Phase sóng mang GPSbằng những phần mềm tiêu chuẩn Các cấp hạng không thể thấp hơn (Ví dụ lưới đo vẽbản đồ) có thể cũng được thành lập bằng phương pháp GPS

Việc theo dõi tiến độ biến dạng cục bộ (lún do khai thác mỏ, biến dạng côngtrình) đòi hỏi độ chính xác 1mm đến 1cm trên cự ly tới một vài km Đối với những ứng