Nghiên cứu ứng dụng các kỹ thuật đo gps phục vụ công tác kiểm tra ngoại nghiệp các sản phẩm đo đạc bản đồ sử dụng trong quốc phòng

Ngày nay, xác định toạ độ trong trắc địa gắn bó chặt chẽ với kỹ thuật đạo hàng trong việc sử dụng hệ thống vệ tinh của hệ thống định vị toàn cầu GPS NAVSTART của Mỹ, GLONASS của Nga, GAL

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS ĐẶNG NAM CHINH

TS NGUYỄN VĂN VẤN

HÀ NỘI - 2010

Lêi cam ®oan

T«i in cam ®oan ®©y lµ c«ng tr×nh nghiªn cøu cña riªng t«i

C¸c sè liÖu, kÕt qu¶ nªu trong luËn v¨n lµ trung thùc vµ ch−a tõng ®−îc

ai c«ng bè trong bÊt k× c«ng tr×nh nµo kh¸c

T¸c gi¶ luËn v¨n

Lª §×nh Lîi

Mục lục

CAM ĐOAN 1

MỤC LỤC 2

DANH MỤC CÁC Kí HIỆU VÀ CHƯ VIẾT TẮT 5

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 8

DANH MỤC CÁC HèNH VẼ ĐỒ THỊ 9

MỞ ĐẦU . 10

CHƯƠNG 1 Lí THUYẾT CƠ BẢN VỀ CễNG NGHỆ GPS 1.1 Vài nột về lịch sử phỏt triển . 13

1.1.1 Hệ thống định vị vệ tinh 13

1.1.2 Hệ định vị toàn cầu 14

1.2 Cấu trỳc hệ thống GPS 15

1.2.1 Đoạn khụng gian 16

1.2.2 Đoạn khụng gian 18

1.2.3 Đoạn khụng gian 19

1.3 Những kỹ thuật đo GPS 21

1.3.1 Định vị tuyệt đối khoảng cỏch giả 21

1.3.2 Định vị tuyệt đối chính xác (PPP) . 24

2.3.3 Đo GPS tương đối 25

2.3.4 Đo GPS tĩnh (Static) 25

2.3.5 Đo GPS tĩnh nhanh (Fast Static) 26

2.3.6 Đo GPS động (Kinematic) 26

2.3.7 Đo GPS cải chớnh phõn sai (DGPS) 28

2.3.8 Đo DGPS thời gian thực (Real Time) 29

2.3.9 Đo DGPS xử lý sau 29

CHƯƠNG 2 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GPS Ở VIỆT NAM 2.1 Một số máy thu GPS sử dụng trong quân sự 31

2.1.1 Ashtech-P-XII 31

2.1.2 NR101 32

2.1.3 GeoExplorer 3, 3C, XT, XM, 33

2.1.4 Máy GPS SporTrak Color 35

2.1.5 Máy GPS Meridian Color 36

2.1.6 Máy GPS eXplorist 500 36

2.2 Các trạm DGPS do Bộ quốc phòng xây dựng 37

2.3 Ứng dụng GPS trong ngành địa hình Quân sự 42

2.3.1 Ứng dụng GPS trong công tác định vị 42

2.3.2 Trong công tác dẫn đường 42

2.3.3 Đo vẽ và chỉnh lý bản đồ. 47

CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO GPS KIỂM TRA SẢN PHẨM ĐO ĐẠC BẢN ĐỒ QUỐC PHÒNG 3.1.Cơ sở lý thuyết và căn cứ pháp lý để kiểm tra sản phẩm . 49

3.1.1 Cơ sở lý thuyết. 49

3.1.2 Một số dạng sai số trong đo đạc 50

3.1.3 Trị trung bình và các chỉ tiêu đánh giá độ chính xác 55

3.1.4 Căn cứ pháp lý. 67

3.2 Lựa chọn các phương pháp đo GPS để kiểm tra sản phẩm. 67

3.2.1 Các phương pháp đo động 67

3.2.2 Yêu cầu kỹ thuật trong đo động: 68

3.2.3 Một số ứng dụng đo động trong thực tế ở Việt Nam. 70

3.3 Phương pháp đo động thời gian thực GPS- RTK 71

3.3.1 Giới thiệu máy (RTK) 71

3.3.2 Kiểm tra tọa độ điểm chi tiết bằng RTK 73

3.3.3 So sánh kết quả đo bằng máy RTK và toàn đạc điện tử 74

3.4 Phương pháp đo động xử lý sau GPS-PPK 75

3.4.1 Giới thiệu phương pháp 75

3.4.2 Yêu cầu thiết bị 76

3.4.3 Quy trình đo GPS động 76

3.4.4 Kỹ thuật đo, xử lý và tính toán số liệu 77

3.5 Đo cải chính phân sai DGPS 78

3.5.1 Đo DGPS thời gian thực 78

3.5.2 Đo DGPS xử lý sau 81

3.6 Kết quả thực nghiệm các phương pháp 86

3.6.1 Cơ sở thực nghiệm: Khu vực, trang bị, và phương pháp 86

3.6.2 Đánh giá và so sánh độ chính xác 92

3.6.3 Quy trình đo đạc và KTSP bằng phương pháp đo GPS 92

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 94

DANH MỤC CÁC BÀI BÁO CỦA TÁC GIẢ. 96

TÀI LIỆU THAM KHẢO 98

PHỤ LỤC 99

danh môc c¸c ký hiÖu, c¸c ch÷ viÕt t¾t

GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu

CORSS Countinusly Operating

GDOP Geometrical Dilution of Precision Sai số hình học

PDOP Position Dilution of Precision Sai số vị trí

IAG International Association of Geodesy Hiệp hội quốc tế Trắc Địa

IGS International GPS Service Dịch vụ GPS quốc tế

GLONASS Global Navigation Satellite System Hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu (Nga) TPS Topcon Positioning System Hệ thống định vị Topcon ITRF International Celestial Reference Frame Khung qui chiếu quốc tế EUREF European Reference Frame Khung qui chiếu Châu âu GIS Geographic Information System Hệ thống thông tin địa lý DGPS Digital Global Positioning System Kỹ thuật đo phân sai GPS

RTCM Radio Technique Committee for Marine Ủy ban kỹ thuật vô tuyến cho các dịch vụ biển

Từ viết tắt Viết đầy đủ Giải thích

WAAS Wide Area Augmentation System Hệ thống hỗ trợ diện rộng (Mỹ)

EGNOS European Geostationary Navigation Overlay Service Hệ thống dẫn đường bằng vệ tinh địa tĩnh ở châu Âu RTK Real-Time Kinematic Động thời gian thực

PCGIAP Permanent Committee on the GIS Infrastructure for AP

Ủy ban thường trực hạ tầng

cơ sở GIS Châu á-Thái Bình Dương

APRGP Asia And Pacific Regional Geodetic Project Dự án trắc địa khu vực Châu Á Thái Bình Dương

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

DGNSS Differential Global Navigation Satellite System Kỹ thuật đo phân sai GNSS

CIGNET Cooperative International GPS NETwork Mạng lưới GPS hợp tác quốc tế

CNSS Compass Navigation Satellite System Hệ thống vệ tinh dẫn đường Compass (Trung Quốc)

PGN Permanent GPS Network Mạng các trạm GPS thường trực

FANS Future Air Navigation System Hệ thống dẫn đường hàng không tương lai

GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói tổng hợp

GBAS Ground Based Augmentation System Hệ thống hỗ trợ mặt đất

Từ viết tắt Viết đầy đủ Giải thích

NTRIP Networked Transport of RTCM via Internet Protocol

Truyền dữ liệu chuẩn RTCM trong nạng bằng giao thức Internet

NMEA The National Marine Electronics Association Hiệp hội điện tử biển quốc tế

PRS Public Regulated Service Dịch vụ qui định cho cộng đồng

PPP Precise Point Positioning Xác định vị trí điểm chính xác

RINEX Receiver INdependent EXchange format Chuẩn dạng trao đổi dữ liệu độc lập máy thu RDS Radio Data System Hệ thống dữ liệu vô tuyến SDCM System for Diferential CORSrection and Monitoring Hệ thống hiệu chỉnh phân sai và giám sát VBS Virtual Base Station Trạm cơ sở ảo

VRS Virtual Reference Station Trạm qui chiếu ảo

WADGPS Wide Area Augmentation System GPS phân sai diện rộng WGS World Geodetic System Hệ trắc địa thế giới

WRS Wide-area Reference Station Trạm qui chiếu diện rộng WMS Wide-area Master Station Trạm qui chiếu chính diện rộng

Danh môc c¸c b¶ng biÓu

Bảng 1.2 Biến dạng chiều dài do độ cao lưới so với Elipxoid 66 61

Hình 2.14 Các thành phần hệ thống CARIN: 46

Hình 3.2 Tổng hợp đồ hình các phương pháp đo GPS động 68 Hình 3.3 Sơ đồ lắp máy đo 5700 với Radio 71 Hình 3.4 Máy thu 4800 với thiết bị điều khiển ACU 77

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Công nghệ GPS đã mang lại hiệu quả to lớn trong công tác đo đạc trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng từ nhiều năm gần đây Công nghệ GPS đã trở thành một công nghệ không thể thiếu trong sản xuất tư liệu trắc địa bản đồ Ở trong ngành địa hình quân sự trong những năm qua đã sử dụng công nghệ GPS để định vị, thành lập lưới khống chế như lưới khống chế Quân dụng, lưới khống chế ảnh, lưới khống chế đo vẽ bản đồ các tỷ lệ; dẫn đường cho máy bay chụp ảnh hàng không, xác định tâm ảnh Đo vẽ bản đồ địa hình, địa chính, bản đồ chuyên đề,… Tính đa dạng công việc mà yêu cầu

độ chính xác lại khác nhau trong điều kiện sử dụng máy móc trang bị cũng như công nghệ không đồng đều đã gây nên sự phức tạp trong việc đánh giá, kiểm tra nghiệm thu thành quả, sản phẩm đo đạc và bản đồ Ngoài ra trong ngành địa hình quân sự còn mang một số đặc thù trong công việc: phạm vi công việc rộng lớn, địa hình phức tạp, khó khăn, có nơi còn nguy hiểm; thời gian hạn chế, tính bảo mật cao

Mặt khác, quy trình công nghệ đo đạc GPS của Việt nam được ban hành từ hơn 10 năm nay, khi mà công nghệ GPS còn đang mới được sử dụng, nay đã có một số vấn đề cần được chỉnh sửa cho phù hợp với khả năng công nghệ và xu hướng chung trên thế giới Xuất phát từ thực tế các công trình sản xuất, cũng như sự đang dang về chủng loại máy GPS được trang bị trong lực lương vũ trang, đồng thời trên cơ sở nghiên cứu, tham khảo việc sử dụng

công nghệ GPS gần đây trên thế giới, chúng tôi đề xuất “Nghiên cứu ứng

dụng các kỹ thuật đo GPS phục vụ công tác kiểm tra ngoại nghiệp các sản phẩm đo đạc bản đồ sử dụng trong Quốc phòng’’

2 Mục đích của luận văn

Chọn ra được một số phương pháp và phương tiện, trang bị máy thu GPS tối ưu nhất để phục vụ cho công tác đánh giá, kiểm tra nghiệm thu sản phẩm trắc địa bản đồ quốc phòng

3 N ội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu về lý thuyết định vị vệ tinh;

- Nghiên cứu, khảo sát độ chính xác các phương pháp đo GPS

- Trên cơ sở kết quả khảo sát đưa ra những kết luận cụ thể về độ chính xác GPS, đề xuất qui định kỹ thuật về việc sử dụng GPS để kiểm tra chất lượng sản phẩm đo đạc bản đồ trong Quốc phòng

4 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp thống kê: Thu thập, tổng hợp và xử lí các thông tin, các tài liệu liên quan;

- Phương pháp phân tích: Tổng hợp xử lí logic các tài liệu, giải quyết các vấn đề đặt ra;

- Phương pháp so sánh: Đối chiếu kết quả thu được với các kết quả khác để dưa ra kết luận

- Phương pháp thực nghiệm: Sử dụng công nghệ thực nghiệm để thu thập số liệu;

Đề tài sẽ sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với nghiên cứu thực tiễn trên các công trình sản xuất để đưa ra những nhận xét mang tính thực tiễn

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Với phương hướng nghiên cứu trên, các kết quả nghiên cứu của đề tài

sẽ mang lại ý nghĩa khoa học và thực tiễn trong việc hoàn thiện quy trình công nghệ, nâng cao hiệu quả đo cao GPS trong kiểm tra chất lượng sản phẩm

đo đạc bản đồ sử dụng trong Quốc phòng ở nước ta

5 Cấu trúc của luận văn

Bản luận văn gồm: mở đầu, 4 chương, kết luận và kiến nghị và Phần phụ lục, trong đó nêu các vấn đề nghiên cứu, các thực nghiệm và kết quả cũng như các kết luận của đề tài Bản luận văn này được hoàn thành dưới sự chỉ dẫn khoa học của PGS.TS Đặng Nam Chinh - Trường đại học Mỏ - Địa Chất

và Đại tá TS Nguyễn Văn Vấn - Cục Bản Đồ / Bộ Tổng Tham Mưu, đồng thời được sự hỗ trợ tích cực của Cục Bản đồ / BTTM, BTL Hải Quân, BTL Pháo Binh và các đồng nghiệp trong việc tổ chức triển khai nghiên cứu Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Đặng Nam Chinh, Đại Tá TS Nguyễn Văn Vấn, trường đại học Mỏ - Địa Chất, Cục Bản đồ / BTTM, BTL Hải Quân, BTL Pháo Binh cùng các đồng nghiệp đã giúp đỡ tôi hoàn thành bản luận văn này và rất mong nhận được những ý kiến đóng góp về đề tài này

Các hệ thống định vị với hệ thống vệ tinh, máy thu, các phần mềm xử lý

số liệu hoàn hảo đang đ−ợc ngày càng hoàn thiện để phục vụ cho nhiều mục

đích khác nhau

Ngày nay, xác định toạ độ trong trắc địa gắn bó chặt chẽ với kỹ thuật đạo hàng trong việc sử dụng hệ thống vệ tinh của hệ thống định vị toàn cầu GPS NAVSTART của Mỹ, GLONASS của Nga, GALIEO của Cộng đồng Châu

Âu.v.v

1.1.1 Hệ thống định vị vệ tinh

Hệ thống định vị vệ tinh là một hệ thống vô tuyến định vị dùng để xác

định vị trí của điểm nhờ các vệ tinh nhân tạo Có thể tóm tắt nguyên lý hoạt

động cơ bản của hệ định vị vệ tinh nh− sau:

- Nền tảng của hệ định vị vệ tinh là giải bài toán “Tam giác” từ các vệ tinh;

- Để giải bài toán đó, mỗi máy thu hệ định vị vệ tinh tiến hành đo khoảng cách đến các vệ tinh thông qua thời gian lan truyền của tín hiệu vô tuyến;

- Để đo được thời gian lan truyền của tín hiệu vô tuyến, hệ định vị vệ tinh cần xác định thời gian cực kỳ chính xác, việc này phải thông qua một vài thủ thuật trong kỹ thuật vô tuyến;

- Cùng với đo khoảng cách, cần phải biết được vị trí chính xác của từng

vệ tinh trong không gian;

- Cuối cùng phải hiệu chỉnh các ảnh hưởng do tín hiệu truyền qua lớp khí quyển gây ra

Có thể coi một cách gần đúng, toàn bộ ý tưởng của hệ định vị vệ tinh là sử dụng các vệ tinh trong không gian như là các điểm chuẩn để xác định vị trí trên địa cầu, dựa vào khoảng cách đo được giải bài toán “giao hội cạnh không gian”

1.1.2 Định vị toàn cầu

Từ những năm 60 của thế kỷ 20, Cơ quan Hàng Khụng và Vũ Trụ (NASA) cựng với Quõn đội Hoa Kỳ đó tiến hành chương trỡnh nghiờn cứu, phỏt triển hệ thống dẫn đường và định vị chớnh xỏc bằng vệ tinh nhõn tạo Hệ thống định vị dẫn đường bằng vệ tinh thế hệ đầu tiờn là hệ thống TRANSIT

Hệ thống này cú 6 vệ tinh, hoạt động theo nguyờn lý Doppler Hệ TRANSIT được sử dụng trong thương mại vào năm 1967 Một thời gian ngắn sau đú TRANSIT bắt đầu ứng dụng trong trắc địa Việc thiết lập mạng lưới điểm định

vị khống chế toàn cầu là những ứng dụng sớm nhất và giỏ trị nhất của hệ TRANSIT

Định vị bằng hệ TRANSIT cần thời gian quan trắc rất lõu mà độ chớnh xỏc chỉ đạt cỡ 1m Do vậy trong trắc địa, hệ TRANSIT chỉ phự hợp với cụng tỏc xõy dựng cỏc mạng lưới khống chế cạnh dài Nú khụng thoả món được cỏc ứng dụng đo đạc thụng dụng như đo đạc bản đồ, cỏc cụng trỡnh dõn dụng

Tiếp sau thành cụng của hệ TRANSIT, hệ thống định vị vệ tinh thế hệ thứ hai ra đời cú tờn là NAVSTAR-GPS (Navigation Satellite Timing And Ranging - Global Positioning System) gọi tắt là GPS Hệ thống này bao gồm

24 vệ tinh phát tín hiệu, bay quanh trái đất theo những quỹ đạo xác định Độ chính xác định vị bằng hệ thống này được nâng cao về chất so với hệ TRANSIT và nhược điểm về thời gian quan trắc đã được khắc phục

Một năm sau khi phóng vệ tinh thử nghiệm NTS-2 (Navigation Technology Sattellite 2), giai đoạn thử nghiệm vận hành hệ thống GPS bắt đầu với việc phóng vệ tinh GPS mẫu " Block I " Từ năm 1978 ÷ 1985 có 11

vệ tinh Block I đã được phóng lên quỹ đạo Hiện nay hầu hết số vệ tinh thuộc Block I đã hết thời hạn sử dụng Việc phóng vệ tinh thế hệ thứ II (BlockII) bắt đầu vào năm 1989 Sau giai đoạn này 24 vệ tinh đã triển khai trên 6 quĩ đạo nghiêng 550 so với mặt phẳng xích đạo trái đất với chu kỳ gần 12 giờ ở độ cao xấp xỉ 12.600 dặm (20.200 km) Loại vệ tinh Block IIR được thiết kế thay thế những vệ tinh Block II đầu tiên bắt đầu phóng vào năm 1995 Cho đến nay đã có 32 vệ tinh của hệ thống GPS đang hoạt động trên quĩ đạo Với chương trình hiện đại hóa hệ thống GPS, ngày 25/9/2005 Nasa đã bắt đầu phóng vệ tinh thế hệ mới 2R-M1 - vệ tinh có khả năng truyền tín hiệu nhiều dải tần số nâng cao khả năng cạnh tranh của hệ thống GPS [trang web www.trimble.com]

Mặc dù GPS thiết kế ban đầu nhằm sử dụng cho mục đích quân sự,

nhưng ngày nay đã được ứng dụng rất rộng rãi trong các hoạt động kinh tế, xã hội và đặc biệt đối với ngành trắc địa bản đồ thì đây là cuộc cách mạng thực

sự về kỹ thuật, chất lượng và hiệu quả kinh tế trên toàn thế giới

Cùng có tính năng tương tự với hệ thống GPS đang hoạt động còn có hệ thống GLONASS của Nga (nhưng không thương mại hoá rộng rãi) và một hệ thống tương lai sẽ cạnh thị trường với hệ thống GPS là hệ thống GALIEO của Cộng Đồng Châu Âu

1.2 CẤU TRÚC HỆ THỐNG GPS

Hệ thống GPS bao gồm 3 bộ phận cấu thành: đoạn không gian (Space Segment), đoạn điều khiển (Control Segment) và đoạn sử dụng (User Segment) Chúng ta sẽ lần lượt tìm hiểu cụ thể về từng bộ phận cấu thành của

hệ thống và chức năng của chúng

1.2.1 Đoạn không gian

Đoạn không gian gồm 24 vệ tinh, trong đó có 3 vệ tinh dự trữ, quay trên

6 mặt phẳng quỹ đạo cách đều nhau và có góc nghiêng 550 so với mặt phẳng xích đạo của trái đất Quỹ đạo của các vệ tinh hầu như tròn, vệ tinh bay ở độ cao xấp xỉ 20.000 km so với mặt đất Chu kỳ quay của vệ tinh là 718 phút và

do vậy vệ tinh sẽ bay qua đúng điểm cho trước trên mặt đất mỗi ngày một lần

Vệ tinh GPS

Hình 1.1: Hình dáng vệ tinh NAVSTAR

Mỗi vệ tinh được trang bị máy phát tần số chuẩn nguyên tử chính xác

cao cỡ 10-12 Máy phát này tạo ra các tín hiệu tần số cơ sở 10,23 MHZ, và từ

đây tạo ra các sóng tải tần số L1=1575,42 MHZ và L2=1227,60 MHZ Người ta

sử dụng hai tần số tải để làm giảm ảnh hưởng của tầng điện ly

Các sóng tải được điều biến bởi 2 loại Code khác nhau: C/A-Code và Code: C/A (Coarse/Acquisition)- là Code thô/thâu tóm Nó sử dụng cho các mục

P-đích dân sự và chỉ điều biến sóng tải L1 Mỗi vệ tinh được gán một C/A-Code riêng biệt Hình dáng vệ tinh và quỹ đạo các vệ tinh xem hình 1.1 và 1.2

P (Precise)- là Code chính xác Nó được sử dụng cho các mục đích quân

sự, tức là để đáp ứng yêu cầu chính xác cao và điều biến cả 2 sóng tải L1 và L2 Độ dài toàn phần của Code là 267 ngày, nghĩa là chỉ sau 267 ngày P-Code mới lặp lại Tuy vậy, người ta chia Code này thành các đoạn có độ dài 7 ngày

và gán cho mỗi vệ tinh một trong các đoạn Code như thế, cứ sau một tuần lại thay đổi Bằng cách này P-Code rất khó bị giải mã để sử dụng

Mỗi vệ tinh có trọng lượng 1830 kg khi phóng và 930 kg khi bay trên quỹ đạo Các máy móc thiết bị trên vệ tinh hoạt động nhờ năng lượng do các tấm pin mặt trời với sải cánh dài 580 cm cung cấp Tuổi thọ của vệ tinh theo thiết kế là 7.5 năm; tuy vậy nhiều vệ tinh bị hỏng hóc khá nhanh và đã được lần lượt thay thế

1.2.2 Đoạn điều khiển

Đoạn này gồm 4 trạm quan sát trên mặt đất trong đó có một trạm điều khiển trung tâm đặt tại Colorado Springs và 4 trạm theo dõi đặt tại Hawai (Thái Bình Dương), Ascension Island (Đại Tây Dương), Diego Garcia (ấn Độ Dương)

và Kwajalein (Tây Thái Bình Dương) Các trạm này tạo thành một vành đai bao quanh Trái đất

Diego Garcia Kwajalein

- Thu và kiểm tra tín hiệu

- Thu tín hiệu vệ tinh

Hình 1.3: Sơ đồ cấu tạo Hệ thống định vị toàn cầu-GPS

Nhiệm vụ của đoạn điều khiển là điều khiển toàn bộ hoạt động và chức năng của các vệ tinh trên cơ sở theo dõi chuyển động quỹ đạo của vệ tinh cũng như hoạt động của đồng hồ trên đó Tất cả các trạm đều có máy thu GPS,

và chúng tiến hành đo khoảng cách và sự thay đổi khoảng cách tới tất cả các

vệ tinh có thể quan sát được, đồng thời đo các số liệu khí tượng Tất cả các số liệu đo nhận được ở mỗi trạm đều được truyền về trạm trung tâm Trạm trung tâm xử lý các số liệu được truyền từ các trạm theo dõi về cùng với các số liệu

đo của chính nó Kết quả xử lý cho ra các Ephemerit chính xác hoá của vệ tinh và số hiệu chỉnh cho các đồng hồ trên vệ tinh Từ trạm trung tâm các số liệu này được truyền trở lại cho các trạm theo dõi để từ đó truyền tiếp lên cho các vệ tinh cùng các lệnh điều khiển khác Như vậy là các thông tin đạo hàng

và thông tin thời gian trên vệ tinh được thường xuyên chính xác hoá và chúng

sẽ được cung cấp cho người sử dụng thông qua các sóng tải L1 và L2 Việc chính xác hoá thông tin như thế được tiến hành 3 lần trong một ngày

Lưu ý thêm là các thông tin cung cấp đại trà cho khách hàng chỉ đảm bảo độ chính xác đến cỡ 3-5 mét, chưa kể đến chúng còn bị cố ý làm nhiễu đi bởi chế độ SA (Selective Availability) Chỉ khi thoả thuận với phía Mỹ, người

sử dụng mới có được các số liệu đảm bảo độ chính xác cao tới cm

1.2.3 Đoạn sử dụng

Đoạn sử dụng bao gồm tất cả máy móc, thiết bị thu nhận thông tin từ vệ tinh để khai thác sử dụng cho các mục đích và yêu cầu khác nhau của khách hàng kể cả trên trời, trên biển và trên đất liền Đó có thể là một máy thu riêng biệt hoạt động độc lập (trường hợp định vị tuyệt đối) hay một nhóm gồm từ hai máy thu trở lên hoạt động đồng thời theo một lịch trình thời gian nhất định (trường hợp định vị tương đối) hoặc hoạt động theo chế độ một máy thu đóng vai trò máy chủ phát tín hiệu vô tuyến hiệu chỉnh cho các máy thu khác (trường hợp định vị vi phân) Hệ thống dịch vụ đạo hàng GPS đa năng trên phạm vi toàn cầu hoặc ở từng khu vực đang được thiết lập ở một số nước phát triển

Máy thu GPS là phần cứng quan trọng trong đoạn sử dụng Nhờ tiến bộ khoa học và kỹ thuật trong lĩnh vực điện tử, viễn thông và kỹ thuật thông tin tín hiệu số, các máy thu GPS ngày một hoàn hảo Trên thế giới đã có nhiều hãng chế tạo máy thu GPS như hãng Trimble Navigation, Ashtech (Mỹ), MiniMax (CHLB

§øc), Leica (Thuþ SÜ), Sokkia (NhËt B¶n), Sercel (Ph¸p).v.v Cïng víi m¸y thu, ng−êi ta s¶n xuÊt c¸c phÇn mÒm phôc vô xö lý th«ng tin nh− Trimvec, Trimnet plus, GPsurvey, Geomatic, GPPS,

1.3 NHỮNG KỸ THUẬT ĐO GPS

1.3.1 Định vị tuyệt đối khoảng cách giả

Xuất phát từ phương trình trị đo khoảng cách giả từ vệ tinh j đến máy

thu i tại thời điểm t:

)t(.c)t(.c)t()t(

Rij =ρij + δi − δjTrong đó: khoảng cách giả đo được giữa vị trí quan trắc i và vệ tinh j Rij(t)

j(t) là khoảng cách hình học giữa vệ tinh và điểm quan sát

i

ρ

c là vận tốc ánh sáng

δj(t), δi(t) là sai số đồng hồ vệ tinh và đồng hồ máy thu

Như đã nói ở phần trước, có thể tính đựơc số hiệu chỉnh cho đồng hồ vệ tinh nhờ đa thức đồng hồ vệ tinh được cung cấp theo lịch vệ tinh quảng

bá Số hiệu chỉnh đó được tính theo công thức:

oe 1

o

j(t)=a +a (t−t )+a (t−t ) +δδ

Trong đó t là thời điểm xét, toe là thời điểm lịch vệ tinh, là số hiệu chỉnh

do hiệu ứng thuyết tương đối vào đồng hồ vệ tinh, được tính theo công thức:

Như vậy khoảng cách giả trong phương trình (1.01) sau khi được hiệu chỉnh sai số đồng hồ vệ tinh sẽ là:

R (t) c (t) j(t) c i(t) (1.04)

i j

2 i j

2 i j

2 i j

i

_ j

Nếu xét tại một thời điểm t nhất định, thì trong các phương trình trị đo chỉ có 4 ẩn số đó là toạ độ Xi,Yi, Zi của điểm quan sát và sai lệch đồng hồ máy thu Bốn ẩn số này hoàn toàn có thể giải được ngay nếu như đồng thời quan sát được ít nhất 4 vệ tinh Đây chính là khả năng định vị tức thời của GPS Ngay trong trường hợp máy thu di chuyển chúng ta vẫn liên tục xác định được vị trí của máy thu

)t(

i

δ

Để giải bài toán định vị, chúng ta xét cho trường hợp cơ bản nhất, trong

đó tạm thời bỏ qua (chưa xét) các ảnh hưởng do tầng điện ly, tầng đối lưu và

một số ảnh hưởng khác ở đây chỉ giới thiệu bài toán định vị nhằm xác định

vị trí máy thu Xi, Yi, Zi và sai số đồng hồ máy thu δi(t) tại thời điểm t

Trong phương trình (1.06) chỉ có 4 ẩn số đó là dXi, dYi, dZi và δi(t) Nếu quan sát đồng thời 4 vệ tinh thì sẽ giải được 4 ẩn số nói trên Thông thường có thể quan sát nhiều hơn 4 vệ tinh, khi đó 4 ẩn số trên sẽ được giải theo nguyên lý số bình phương nhỏ nhất

Giả sử ta quan sát được n vệ tinh ( n>4), với mỗi vệ tinh j ta có một phương trình trị đo khoảng cách giả dạng (1.06):

Nếu có được giá trị gần đúng của vị trí điểm quan trắc là Xi,0, Yi,0, Zi,0 sẽ khai triển tuyến tính vế phải của phương trình (1.06) Trong đó thay cho các ẩn

số Xi,Yi, Zi là các ẩn số dXi, dYi, dZi với quan hệ :

i o , i i

i o , i i

i o

, i i

dZZ

Z

dYY

Y

dXX

Sau khi áp dung khai triển Taylor và giữ lại số hạng bậc nhất của dXi,

dYi, dZi ta được phương trình số hiệu chỉnh:

j i i j

o ,

o , j

i j

o ,

o , j

i j

o

,

o , j

) t (

Z ) t ( Z dY ) t (

Y ) t ( Y dX ) t (

X )

−

− ρ

j i

j o ,

o , j

i j

o ,

o , j

i j

o

,

o , j

) t (

Z ) t ( Z dY ) t (

Y ) t ( Y dX ) t (

X )

−

− ρ

1cbaA

n n n

2 2 2

1 1 1

dXX

i i i

l

l

lL

Trong đó:

)t(

Z)t(Zc

)t(

Y)t(Yb

)t(

X)t(Xa

j o , i

o , i j

j

j o , i

o , i j

j

j o , i

o , i j

Xi,0 = Yi,0 = Zi,0 (1.16) Sau khoảng 5 đến 6 lần tớnh lặp, sẽ nhận được toạ độ của điểm quan sỏt Sau khi nhận được ẩn số thứ tư là ∆d, sai số đồng hồ mỏy thu được tớnh:

c

d)t(

điểm, thu tớn hiệu ở nhiều thời điểm đo, chỳng ta sẽ nhận được nhiều giỏ trị toạ độ của điểm đú Giỏ trị trung bỡnh của chỳng sẽ cú độ chớnh xỏc cao hơn Đõy là phương phỏp định vị tuyệt đối tĩnh Tuy nhiờn trong trị trung bỡnh đú

vẫn cũn chứa một số nguồn sai số hệ thống

1.3.2 Định vị tuyệt đối chính xác (PPP)

Ngay từ 1997, dựa trên mạng lưới GPS toàn cầu với các trạm quan sát thường xuyên của IGS và khả năng chuyển dữ liệu tức thời qua Internet,

Phòng thí nghiệm phản lực JPL của Mỹ (Jet Propulsion Laboratory) đã đưa ra

ý tưởng định vị tuyệt đối chính xác tức thời PPP (Precise Point Positioning)

Với mục đích nghiên cứu khoa học và hỗ trợ cho công tác trắc địa - địa vật lý,

IGS và IAG (International Association of Geodesy) đã cung cấp các thông tin

quỹ đạo GPS, các số hiệu chỉnh đồng hồ vệ tinh, các số liệu GPS, tham số quay của Trái đất và bản đồ toàn cầu về tầng điện ly và tầng đối lưu cho người

sử dụng với giãn cách từ 30s đến 900s Trên hình 1.10 thể hiện sự khác biệt

giữa quỹ đạo chính xác (Final Orbits) do IGS cung cấp và do các tổ chức khoa

học khác cung cấp Qua đó cho thấy việc xác định quỹ đạo vệ tinh càng ngày càng chính xác

Với quỹ đạo vệ tinh chính xác, các số hiệu chỉnh đồng hồ vệ tinh và các số liệu về khí quyển nhận được có thể thực hiện định vị điểm tức thời chính xác với sai số về vị trí mặt bằng khoảng 8- 10cm và độ cao trắc địa khoảng 15-20 cm Để đạt được độ chính xác cao như vậy, ngoài việc tính toán hiệu chỉnh ảnh hưởng của tầng điện ly, tầng đối lưu, còn phải tính các số hiệu chỉnh khác như lệch tâm anten phát của vệ tinh trong hệ toạ độ cố định với vệ tinh, số hiệu chỉnh do hiệu ứng Sagnac, số hiệu chỉnh do thuyết tương đối vv Năm 2002, thông qua các trạm IGS và hệ thống thông tin viễn thông của Canađa, trên toàn bộ lãnh thổ Canađa có thể thực hiện định vị tuyệt đối chính xác tức thời

Hiện nay có một số tổ chức dịch vụ (thương mại) định vị GNSS đã sử dụng số liệu quỹ đạo chính xác và các số liệu khác của IGS để cung cấp khả năng định vị tuyệt đối chính xác (PPP) như NAVCOM Start Fire, Omnistar-HP system vv Trong các dịch vụ này, việc truyền dữ liệu được thực hiện qua vệ tinh viễn thông

1.3.3 Đo GPS tương đối

Thực chất của phương phỏp đo là xỏc định hiệu toạ độ khụng gian của 2 điểm đo đồng thời đặt trờn 2 đầu của khoảng cỏch cần đo (Baseline) Độ chớnh xỏc của phương phỏp rất cao do loại trừ được nhiều nguồn sai số nờn được sử dụng trong đo đạc xõy dựng lưới khống chế trắc địa và cỏc cụng tỏc

đo đạc bản đồ cỏc tỷ lệ Do bản chất của phương phỏp nờn cần tối thiểu 2 mỏy thu vệ tinh trong 1 thời điểm đo Phụ thuộc vào quan hệ của cỏc trạm đo trong thời gian đo mà người ta chia thành cỏc dạng đo tương đối sau:

1.3.4 Đo GPS tĩnh (Static)

Đõy là phương phỏp chớnh xỏc nhất vỡ nú sử dụng cả hai trị đo code và phase súng tải Hai hoặc nhiều mỏy thu đặt cố định thu tớn hiệu GPS tại cỏc điểm cần đo toạ độ trong khoảng thời gian thụng thường từ 1 giờ trở lờn

Thời gian đo kéo dài để đạt được sự thay đổi đồ hình vệ tinh, cung cấp trị

đo dư và giảm được nhiều sai số khác nhằm mục đích đạt độ chính xác cao nhất

Đo GPS tĩnh tương đối đạt độ chính xác cỡ cm, thậm chí cỡ mm dùng cho các ứng dụng có độ chính xác cao nhất, như thành lập lưới khống chế trẵc địa

1.3.5 Đo GPS tĩnh nhanh (Fast Static)

Phương pháp này về bản chất giống như đo GPS tĩnh nhưng thời gian

đo ngắn hơn Gọi là đo nhanh - tăng tốc độ đo là do giải nhanh được số đa trị nguyên Phương pháp đòi hỏi dữ liệu trị đo pha sóng tải và trị đo code Phương pháp đo tĩnh nhanh với máy thu GPS 2 tần số chỉ có hiệu quả trên cạnh ngắn Thời gian đo tĩnh nhanh thay đổi từ 8' ÷30' phụ thuộc vào số vệ tinh và đồ hình vệ tinh Số vệ tinh nhiều hơn 4 bảo đảm trị đo dư với đồ hình

vệ tinh phân bố đều sẽ hỗ trợ việc tìm nhanh số đa trị nguyên và giảm thời gian định vị

Hiện nay các hãng sản xuất đã có loại máy thu đo tĩnh nhanh với tần số L1 - C/A Code Hãng Trimble đã phát triển kỹ thuật đo tĩnh nhanh với máy thu 4600 LS (tần số L1), và 4800 (tần số L1, L2), 5700, R7

1.3.6 Đo GPS động (Kinematic)

Phương pháp được tiến hành với 1 máy đặt tại trạm cố định (base station) và một hoặc nhiều các máy khác (rover stations) di động đến các điểm cần đo toạ độ thu tín hiệu vệ tinh đồng thời Đo GPS động là giải pháp nhằm giảm tối thiểu thời gian đo so với phương pháp GPS tĩnh nhưng vẫn đạt độ chính xác đo toạ độ cỡ cm

Tuỳ thuộc vào thời điểm xử lý số liệu đo - xử lý ngay tại thực địa hay trong phòng sau khi đo, người ta chia thành 2 dạng:

- Đo GPS động thời gian thực (GPS RTK - Real Time Kinematic GPS)

Cách đo này ngoài các máy thu vệ tinh còn cần thêm hệ thống Radio Link truyền số liệu liên tục từ trạm cố định đến trạm di động và thiết bị xử lý

số liệu gọn nhẹ Số nguyên đa trị (số nguyên lần bước sóng từ vệ tinh đến máy thu) được xác định nhanh nhờ giải pháp khởi đo (Initialization) và được duy trì bằng cách thu tín hiệu liên tục từ tối thiểu với 4 vệ tinh trong khi di chuyển máy thu đến điểm đo tiếp theo và thời gian đo tại các điểm này rất ít chỉ cần 2 trị đo (1 epoch tương đương với 1"- 5" tuỳ theo chế độ lựa chọn) Nếu việc theo dõi vệ tinh bị gián đoạn, ví dụ như đi qua dưới vật cản - số nguyên đa trị sẽ bị mất, phải xác định lại Do phải dùng đến Radio Link truyền số liệu nên tầm hoạt động đo của máy di động bị hạn chế (khoảng 5km-10km tuỳ theo loại Radio Link) Ngoài việc đo toạ độ điểm, khống chế, chi tiết thực địa phương pháp này còn có tính năng cắm điểm có toạ độ thiết

kế trước ra thực địa và dẫn đường có độ chính xác cao

- Đo GPS động xử lý sau (Post Processing Kinematic GPS)

Đây là phương pháp đo sử dụng máy đo giống như phương pháp GPS RTK để đo một loạt điểm định vị so với trạm tĩnh bằng cách di chuyển máy thu đến các điểm cần xác định toạ độ Toạ độ của các điểm đo có được sau khi xử lý số liệu trong phòng do vậy không sử dụng thiết bị truyền số liệu Radio Link Để có thể đo theo phương pháp này cần phải tiến hành việc khởi

đo xác định số nguyên đa trị bằng cách đo tĩnh trên 1 đoạn thẳng sau đó mới đến đo tại các điểm cần xác định toạ độ với thời gian ngắn - tối thiểu đo 2 trị

đo (2 epoch) Trong quá trình di chuyển đến điểm cần đo máy đo di động cần phải thu tín hiệu liên tục đến tối thiểu 4 vệ tinh

Nếu trong quá trình di chuyển đến điểm cần đo tín hiệu của một trong

4 vệ tinh bị mất có nghĩa là số nguyên đa trị giải được qua phép khởi đo bị mất Do đó phải khởi đo lại bằng cách: Máy thu quay lại điểm đo trước đó hoặc đo tĩnh trên một cạnh mới Tầm hoạt động của máy di động có thể đạt đến 50 km

Với kỹ thuật này máy thu di động có năng suất lao động cao hơn nhiều, rất phù hợp cho việc phát triển lưới khống chế cấp đường chuyền, các điểm khống chế ảnh, đo chi tiết bản đồ địa hình

1.3.7 Đo GPS cải chính phân sai (DGPS - Differential GPS)

Là phương pháp đo GPS sử dụng kỹ thuật định vị tuyệt đối sử dụng trị

đo code có độ chính xác đo toạ độ 0.5m - 3m Nội dung của phương pháp đo

là dùng 2 trạm đo trong đó 1 trạm gốc (Base station) có toạ độ biết trước và 1 trạm đo tại các điểm cần đo toạ độ (Rover station) Trên cơ sở độ lệch về toạ

độ đo so với toạ độ thực tại trạm gốc để hiệu chỉnh vào kết quả đo tại các trạm động theo nguyên tắc đồng ảnh hưởng Yêu cầu quan trọng khi đo phân sai là trạm tĩnh và trạm di động phải thu số liệu đồng thời, cùng số vệ tinh

Có hai phương pháp cải chính phân sai:

- Cải chính vào cạnh

Sử dụng cạnh tính theo trị đo Code của trạm tĩnh tới từng vệ tinh và tìm

độ lệch so với khoảng cách thực của nó trên cơ sở toạ độ điểm gốc Các độ lệch này được dùng để cải chính cho chiều dài cạnh từ điểm cần định vị đến các vệ tinh tương ứng trước khi đưa cạnh vào tính toạ độ cho trạm động

- Cải chính vào toạ độ

Cũng tương tự với việc cải chính vào cạnh như trên, ở đây sẽ xác định được độ lệch về toạ độ giữa toạ độ tính được của trạm tĩnh và toạ độ thực của

nó do ảnh hưởng của các nguồn sai số Các độ lệch đó được cải chính tương ứng vào toạ độ của trạm động

Phụ thuộc vào thời điểm cải chính mà người ta chia thành các phương pháp đo cải chính phân sai sau

1.3.8 Đo DGPS thời gian thực (Real Time DGPS)

Với phương pháp này, số cải chính được truyền từ trạm tĩnh tới trạm di động ngay trên thực địa để cải chỉnh cho toạ độ trạm di động và hiển thị kết quả tại thực địa ngay trong khi đo Để thực hiện được như vậy, thiết bị đo cần

có thêm máy phát và thu tín hiệu Radio Link để truyền tín hiệu cải chính Máy phát Radio Link có thể đặt trên mặt đất hoặc phát qua vệ tinh địa tĩnh

1.3.9 Đo DGPS xử lý sau

Cũng tương tự như phương pháp đo DGPS thời gian thực nhưng số liệu cải chính không thực hiện trong quá trình đo mà nhận được sau khi xử lý số liệu trong phòng

Do độ chính xác không cao nên phương pháp DGPS chỉ được sử dụng trong đo vẽ bản đồ tỷ lệ trung bình và tỷ lệ nhỏ hoặc các công tác dẫn đường khác Bảng 1.1 là bảng tổng hợp mới nhất về các kỹ thuật đo GPS

Bảng 1.1 Bảng tổng hợp về các phương pháp đo GPS

KIỂU ĐO

SỐ VỆ TINH TỐI THIỂU

THỜI GIAN ĐO TỐI THIỂU

ĐỘ CHÍNH XÁC ĐẠT ĐƯỢC CÁC ĐẶC TRƯNG KHÁC

- Không hạn chế khoảng cách với máy 2 tần số

Đo tĩnh nhanh

5-10mm+1ppm phụ thuộc thời gian đo

Các thủ tục đo như với

đo tĩnh

lý sau (GPS

tĩnh nhanh trên cạnh khởi đo

Đo động thời

gian thực (GPS

-RTK

thuộc vào RadioLink,

<10km

- Cần khởi đo trên điểm biết toạ độ hoặc đo tĩnh nhanh

- 1-3m với các máy thu khác

- Không cần thu liên tục

vệ tinh, không cần Radio truyền sóng

Đo DGPS thời

gian thực (RTK

DGPS)

không cần thu vệ tinh liên tục

CHƯƠNG 2

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GPS Ở VIỆT NAM 2.1 MỘT SỐ MÁY THU GPS SỬ DỤNG TRONG QUÂN SỰ 2.1.1 Ashtech-P-XII

Máy thu GPS Ashtech P-XII là máy thu do hãng Ashtech của Mỹ sản

xuất vào khoảng những năm 1989 Máy thu tín hiệu vệ tinh từ hệ NAVSTAR GPS của Mỹ ứng dụng trong lĩnh vực đo đạc và thành lập bản đồ Đặc trưng sai số của máy là 5mm+1ppm

Máy thu có kích thước 135x250x250 mm, nặng 6,5 kg cả nguồn

Bộ máy thu có 3 bộ phận cơ bản: ăng ten, nguồn điện, máy thu

- Ăng ten gồm một bộ thu dải cực hẹp, có hộp nhựa chống ẩm ướt để bảo vệ, được đặt trên đĩa cơ chính xác bằng kim loại Phía dưới có bộ tiểu khuếch đại đảm bảo cho tín hiệu đủ mạnh để truyền tới máy thu qua cáp nối dài tới 30m

- Nguồn điện là một cặp ắc quy, điện thế từ 10 đến 12 volt Cũng có thể lắp cả 2 ắc quy cùng một lần vào máy thu

- Máy thu có một màn hình thủy tinh thể ở mặt trước với 8 hàng hiển thị, để thông báo tin tức và hướng dẫn sử dụng máy Hình 2.1

Hình 2.1 Máy ASHTECH XII

Ở mặt sau của máy thu có 2 cổng nối nguồn điện vào, có nút tắt bật máy, có cổng nhập tín hiệu phát từ máy chụp ảnh (khi dùng phối hợp máy GPS và máy chụp ảnh hàng không), cổng nối ăng ten và 2 cổng loại RS - 232

để chuyền dữ liệu thu được từ máy thu sang máy tính, cũng như dùng để trao đổi các tín hiệu truyền thông khác với máy thu

Màn hình của máy thu có 13 màn hiển thị chính trong đó có 6 màn hiển thị dùng để điều khiển, còn 7 màn hình để thông báo tin tức

2.1.2 NR101

Máy thu GPS NR 101 là máy thu do hãng Dasul Sercel Navigation Positining (DSNP) của Cộng hoà Pháp sản xuất vào khoảng những năm 1995 Máy thu tín hiệu vệ tinh từ hệ NAVSTAR GPS của Mỹ ứng dụng trong lĩnh vực

đo đạc và thành lập bản đồ Đặc trưng sai số của máy là 5mm+1ppm (Hình 2.2)

Hình 2.2: Máy GPS NR 101

Máy thu NR 101 là máy 1 tần số với 10 kênh thu tín hiệu Màn hình máy thu hiển thị 2 dòng, mỗi dòng 24 ký tự

Máy tự động đo tức thời hoặc đo theo chương trình cài đặt sẵn

Máy thu NR 101 có thể dùng nguồn điện 12 V được nối phía sau máy ở nhiệt độ 20oC, ác quy hoạt động được 5 giờ Trọng lượng ác quy 2.2 kg Công

suất tiêu hao lúc thu tín hiệu là 9 w Máy thu cũng có thể dùng nguồn điện ngoài từ 12 đến 24 vôn được kết nối vào máy thu bằng dây cáp chuyên dụng

Ăng ten của máy thu giống hình trụ: đường kính 100mm, chiều cao 138

mm, trọng lượng 0,3 kg ăng ten nối với máy thu bằng cáp chuyên dụng loại 3 hoặc 30 mét Để cản nhiễu từ mặt đất, ăng ten có gắn thêm đĩa phản nhiễu có đường kính 180mm ăng ten máy thu có thể đặt trên đế máy kinh vĩ hoặc các loại gá chuyên dụng khác

Máy có bộ nhớ trong 0,6 Mbytes (có thể đo liên tục trong 12 giờ khi thu cùng một lúc 10 vệ tinh với khoảng thời gian thu là 15 giây) Bộ nhớ ngoài 2 Mbytes Bộ nhớ máy thu có thể đặt 8 chương trình tự động đo và chứa được 54 –64 files số liệu

Máy thu GPS NR 101 có kích thước 275x123x275mm Trọng lượng máy 6,3 kg Làm việc trong khoảng nhiệt độ –20oC÷55oC

Số liệu từ máy thu GPS có thể truyền sang máy PC nhờ cáp chuyên dụng và chương trình GetNR-V1 Thời gian truyền số liệu mất 15 phút cho 12 giờ thu

Chương trình tính cạnh được thực hiện trên phần mềm gọi là GpsWin chạy trong môi trường Windows Chương trình có thể tính từng cạnh hoặc nhiều cạnh cùng một lúc

Máy GPS NR 101 có cấu trúc đo đạc, phương pháp đo và độ chính xác giống như các loại máy có độ chính xác tương đương: trimble 4000SST, Ashtech XII…

Máy GPS NR 101 được ứng dụng rộng rãi trong đo đạc mạng lưới trắc địa Nhà nước, đo khống chế ảnh,…

2.1.3 GeoExplorer 3, 3C, XT, XM,

Máy GeoExplorer 3 là máy thu GPS cầm tay, gọn nhẹ, chống thấm nước, là máy thu một tần số gồm 9 kênh, trọng lượng 0.4kg

Bộ nhớ trong 1 Mb cho tín hiệu đo đạc, có thể vào số liệu cho 9000 điểm thuộc 99 files (tuyến đường)

Sử dụng ác quy trong, nguồn điện ngoài hoặc ác quy ngoài: 12-24 vôn; Máy có màn hình rộng hiện thị các chữ, số, hình ảnh, sơ đồ:

+ Tọa độ tuyệt đối tức thời ở dạng B, L, H hoặc x, y, h;

+ Vẽ dạng đường đang di chuyển, các thông số dẫn đường: góc lệch, tốc độ di chuyển, khoảng cách v.v.v

+ Hiện trạng vệ tinh xuất hiện trên bầu trời và các thông số về vệ tinh; + Hiện trạng làm việc của máy: bộ nhớ, nguồn điện, chế độ đo…

+ Các thông số cài đặt, chế độ làm việc, chế độ hiển thị…

Các số liệu của máy thu GeoExplorer 3 có thể truyền sang PC và các

dữ liệu trong thư viện của PC có thể truyền qua GPS GeoExplorer 3

Hình 2.4: GeoExplorer XM Hình 2.3: Máy GPS GeoExplorer 3

Chức năng của máy GPS GeoExplorer 3 rất đa dạng: dùng để thu nhận

và lưu trữ dữ liệu đo định vị, đo vẽ bản đồ, cập nhật thông tin, vừa đo động vừa đo tĩnh

Hiện nay máy GeoExplorer 3 được ứng dụng chủ yếu:

+ Xác định tọa độ điểm khi sử dụng đo chế độ tĩnh 2 máy thu với độ chính xác khoảng cm;

+ Sử dụng đo tuyệt đối trong công tác dẫn đường với độ chính xác khoảng 3-6 mét;

+ Chỉnh lý bản đồ, chỉnh lý giao thông…

Đây là một thiết bị rất thuận tiện cho các công tác đo đạc của ngành địa hình quân sự ở nước ta Hiện nay hầu hết các đơn vị bản đồ trong toàn quân

đã trang bị loại máy GPS GeoExplorer 3

Các loại máy thế hệ sau cải tiến phần điều khiển trực tiếp bằng WindowCE

2.1.4 Giới thiệu máy GPS SporTrak Color

Máy GPS SporTrak Color là loạị

GPS cầm tay của hãng MAGELLAN sản

xuất Máy thu tín hiệu có 12 kênh

Máy GPS có kích thước 14,2x5,6x3,0

cm Trọng lượng máy cả 2 pin AA là 204

gam Màn hình 5,8x3,0 cm, 1/8 VGA Máy

chống nước và làm việc trong khoảng nhiệt độ

-10oC đến 60oC Máy có 10 phím chức năng Hình 2.5: SporTrak Color

Máy dùng 2 pin AA hoặc 9-12VDC có thể đo trong 14 giờ

Máy có 7 màn hình chính: màn hình Bản đồ; màn hình La bàn; màn hình dữ liệu lớn; màn hình vị trí; màn hình xa lộ; màn hình Data; màn hình tốc độ và màn hình trạng thái vệ tinh Muốn truy cập vào các màn hình trên

để tổng hợp thông tin dẫn đường chúng ta chỉ cần nhấn phím NAV

Độ chính xác đo tuyệt đối từ 3-7 mét với giới hạn tốc độ là 40km/h và

độ cao dưới 17000 mét

Máy chủ yếu đo tuyệt đối và ứng dụng trong công tác dẫn đường

2.1.5 Giới thiệu máy GPS Meridian Color

Máy GPS Meridian Color là loạị GPS cầm tay của hãng MAGELLAN

sản xuất Máy thu tín hiệu có 12 kênh Trong điều kiện chuẩn, máy bắt đầu làm việc sau 15 giây khi thời tiết nóng và sau 1 phút khi trời lạnh

Máy dùng 2 pin AA hoặc 9-35 VDC có thể đo trong 14 giờ

Máy có nhiều hệ thống toạ độ (Coordinate system) và dữ liệu bản đồ (Map datum) được cài đặt sẵn Để chuyển đổi toạ độ đọc trên máy GPS ứng với vị trí trên bản đồ, máy GPS có thể cài đặt thêm hệ số chuyển đổi toạ độ (5

hệ số)

Máy có bộ nhớ trong và có thể cài đặt bản đồ, sơ đồ vào thẻ nhớ loại SD Máy có các chức năng, cấu tạo và ứng dụng hoàn toàn giống như máy GPS SporTrak Color đã giới thiệu ở trên

Máy chủ yếu dùng để đo tuyệt đối và ứng dụng trong công tác dẫn đường

2.1.6 Giới thiệu máy GPS eXplorist 500

Máy GPS eXplorist 500 là loạị GPS cầm tay của hãng MAGELLAN sản xuất

Máy thu tín hiệu có 14 kênh Trong điều kiện chuẩn, máy bắt đầu làm việc sau 1phút khi thời tiết nóng và sau 2 phút khi trời lạnh

Độ chính xác đo từ 3-7 mét với giới

vi lãnh thổ khai thác sử dụng cho HQC-HTĐ VN-2000, đồng thời cho phép

sử dụng được nhiều hệ định vị khác nhau như GPS (Mỹ), GLONASS (Nga)

và GALILEO (Châu Âu)

Quá trình phát triển khoa học công nghệ mạnh mẽ như hiện nay trên thế giới đã có ảnh hưởng to lớn đến sự thay đổi các thế hệ trang thiết bị quân sự Ngày nay và trong tương lai, hầu hết các trang thiết bị quân sự đều gắn liền với công nghệ số và công nghệ định vị vệ tinh Điều đó đòi hỏi tại mỗi quốc gia phải có Hệ thống trạm DGPS vừa mang tính địa phương vừa mang tính quốc tế toàn cầu Xác định vị trí các mục tiêu quân sự trong điều kiện đối phương gây nhiễu hoặc phá sóng định vị là một thực tế đặt ra, từ đó thiết lập được hệ thống giả vệ tinh Hoạt động quân sự mang tính cơ động, bí mật cao, không gian tác chiến rộng (phạm vi cả nước), đòi hỏi luôn luôn phải chủ động

và đảm bảo độ chính xác cần thiết Góp phần nâng cao năng lực hoạt động của quân đội, nhằm đối phó có hiệu quả trước các thủ đoạn của đối phương

- Góp phần nâng cao độ chính xác và hiệu quả khai thác sử dụng HTĐ VN-2000

HQC Bảo đảm nâng cao chất lượng cơ sở toán học cho bản đồ sử dụng trong quân đội

- Bảo đảm yêu cầu định vị, dẫn đường và chỉ huy các hoạt động quân

- Do những nhu cầu trên bộ Quốc phòng đã tiên hành xây dựng 06 trạm CS-TT, 01 trạm XL-TT và 23 điểm cơ sở với hệ thống thiết bị và phần mềm

đủ mạnh để thu thập, xử lý số liệu, thống kê, lưu trữ và cấp phát dữ liệu định

vị qua mạng (hình 2.9)