HỆ thống đỊnh vị toàn cầU (Global Positioning System-gps)



tải về 1.74 Mb.
trang1/15
Chuyển đổi dữ liệu28.05.2018
Kích1.74 Mb.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   15
CHƯƠNG III

HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU (Global Positioning System-GPS)

I.Giới thiệu: 2

II.Nguyên tắc chung của hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu: 3

III.Một số khái niệm liên quan: 5

III.1/ Hệ quy chiếu tọa độ: 5

III.2/ Hệ chuẩn thời gian: 6

III.2.1/ Thời gian thiên văn: 6

III.2.2/ Thời gian nguyên tử: 7

III.3/ Các phép đo tín hiệu vệ tinh: 7

III.3.1/ Phép đo mã (code measurements) 7

III.3.2/ Phép đo pha của sóng mang (carrier phase measurements) 8

III.3.3/ Phép đo Doppler (Dopler measurement) 8

III.3.4/ Sai phân các phép đo trong kỹ thuật DGPS 8

IV.Cơ cấu hệ thống GPS: 8

IV.1/ Thành phần không gian: Các vệ tinh 9

IV.2/ Thành phần điều khiển: Các trạm điều khiển mặt đất 10

IV.3/ Thành phần người sử dụng: 11

V.Tín hiệu của hệ thống GPS: 11

VI.Máy thu tín hiệu GPS: 12

VII.Các nguồn sai số của phép đo tín hiệu vệ tinh định vị toàn cầu 15

VIII.Kỹ thuật DGPS kép và phương pháp định vị với độ chính xác cao: 16

VIII.1/ DGPS địa phương (LADGPS) 18

VIII.2/ DGPS trên diện rộng (WADGPS) 18

IX.Ứng dụng của hệ thống định vị toàn cầu 19

IX.1/ Quân sự 20

IX.2/ Trắc địa, bản đồ, đo đạc địa chấn 20

IX.3/ Giao thông, vân tải 20

IX.4/ Dịch vụ cung cấp thông tin dựa trên vị trí khách hàng 21

IX.5/ Tìm kiếm và cứu hộ 22

IX.6/ Thể thao và giải trí 22

IX.7/ Nông nghiệp 23

IX.8/ Tích hợp GPS 23

IX.9/ Ứng dụng hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu tại Việt Nam 23





  1. Giới thiệu:


Khái niệm Định vị (Positioning) dùng để chỉ khả năng xác định được vị trí của một đối tượng gắn với một hệ tọa độ không gian nhất định.

Khái niệm Dẫn đường (Navigation) còn được gọi là đạo hàng, nhằm chỉ khả năng có thể dẫn dắt tới một đối tượng dịch chuyển trong không gian từ điểm A đến điểm B. Để dẫn đường một đối tượng trước hết phải định vị được đối tượng đó.

Thời thượng cổ con người định vị bằng cách đánh dấu lên thân cây, vách hang, sau đó dựa vào vị trí các vì sao bằng các công cụ khá tinh xảo (hình III.1) và các tính toán phức tạp, nhất là trong các chuyến đi biển.

Hiện nay, trên thế giới có 3 hệ thống định vị toàn cầu là: Hệ thống NAVSTAR (Navigation Signal Timing and Ranging) của Mỹ thường được biết đến với tên ngắn gọn hơn “Hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System)”; hệ thống GLONASS (Globalanaya Navigatsionnaya Sputnilovaya Sistema – Global navigation Satellite System) của Nga và hệ thống Galileo của Ủy ban Châu Âu.



Năm 1960, không quân và hải quân Mỹ bắt đầu các dự án  nghiên cứu việc dẫn đường và định vị bằng vệ tinh. Sau đó các dự án này được hợp nhất vào năm 1973. Năm 1978 Block 1 với 11 vệ tinh trong hệ thống định vị toàn cầu GPS (Globe Positioning System) được Mỹ đưa lên quỹ đạo. Hai năm sau đó đồng hồ nguyên tử trên các vệ tinh mới bắt đầu hoạt động. Người Nga lập tức đặt vào quĩ đạo các vệ tinh đầu tiên của hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu GLONASS vào năm 1982.

Hình III.1: Một số dụng cụ định vị thời xưa

Sau sự cố Nga bắn rơi máy bay của hãng Korean Airline (Hàn Quốc), Tổng thống Mỹ Reagan quyết định bắt đầu dự án mở cửa một phần GPS cho các ứng dụng cộng đồng. Vào năm 1990, người Mỹ đưa vào sai số nhân tạo (Selective Availability - SA) làm giảm độ chính xác của các ứng dụng dân sự. Đến năm 1995, hệ thống GPS mới thực sự hoàn chỉnh với 24 quả thuộc Block II, sau đó là IIA và IIR, bây giờ là IIF. Tổng thống Clinton là người đã quyết định tắt SA vào năm 1996, nâng độ chính xác của máy thu dân dụng lên đáng kể, làm giảm sai số từ 100 mét (SA on) còn 15 mét (SA off) vào năm 2000. Các vệ tinh đời IIF có tuổi thọ 15 năm so với 10 năm của các đời trước. Hiện nay Liên minh châu Âu (EU) cũng đã nghiên cứu, chế tạo hệ thống vệ tinh định vị, dẫn  đường toàn cầu GALILEO hoàn toàn dùng cho mục đích dân sự. Hệ thống vệ tinh này gồm 30 vệ tinh bay ở  độ cao 24.000m, trên 3 quỹ đạo với góc nghiêng 560.  GALILEO sẽ trở thành hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu chính xác nhất thế giới dựa trên cơ sở kế thừa và tích lũy tinh hoa của GPS và GLONASS. Nhưng hiện nay GPS vẫn đang giữ địa vị độc tôn, thiết bị và công nghệ thu GPS được Mỹ bán rộng rãi cho các nước không bị cấm vận.

Tín hiệu của các vệ tinh GPS bao phủ toàn cầu và không bị ảnh hưởng bởi thời tiết. Nhìn chung, hệ thống GPS được quản lý hết sức chặt chẽ, nhằm đảm bảo an ninh cho nước Mỹ. Ngoài một phần tín hiệu được phát miễn phí cho các sử dụng mang tính dân sự, hệ thống GPS còn phát các tín hiệu dành riêng cho các mục đích quân sự mà các máy thu dân dụng không thu nhận được. Hơn thế nữa, Bộ Quốc phòng Mỹ được toàn quyền kiểm soát và có thể thay đổi chế độ hoạt động của một số vệ tinh nhằm hạn chế tín hiệu GPS trên một vùng nào đó. Họ cũng có thể điều chỉnh mức độ chính xác trong định vị dùng hệ thống GPS đối với những người dùng không đăng ký, bằng cách đưa thêm sai số thời gian trong các đồng hồ vệ tinh hoặc sai số quỹ đạo của các vệ tinh, còn được gọi là sai số của tính sẵn sàng để dùng có lựa chọn (Selective Availability), sau này gọi tắt là sai số SA. Bước vào thế kỷ XXI, với sự phát triển mạnh mẽ và hứa hẹn rất nhiều lợi nhuận từ các ứng dụng dân sự của GPS, Bộ Quốc phòng Mỹ đã chính thức tuyên bố khóa chức năng SA của hệ thống GPS, Chính Phủ Mỹ đã phê duyệt dự án GPSII và GPSIII với nhiều ứng dụng kỹ thuật và thiết kế mới trong vệ tinh cũng như tăng cường thêm tín hiệu GPS ở các dải sóng khác để hỗ trợ hơn nữa các ứng dụng của GPS trong dân sự.





a)


  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   15


Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©hocday.com 2016
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương