LUẬN VĂN CAO HỌC
LỜI NÓI ĐẦU
Chúng ta đang sống trong kỷ nguyên bùng nổ của công nghệ thông tin truyền thông.
Bạn có thể nói chuyện giao tiếp trao đổi văn bản, dữ liệu, video thoại với mọi người ở
khoảng cách xa hàng chục nghìn km thậm chí dưới đất và trên tàu vũ trụ ở ngoài khí
quyển. Bạn có thể ngồi nhà nhìn rõ cả thế giới, thưởng thức những hình ảnh sắc nét
chất lượng cao qua dịch vụ truyền hình vệ tinh. Bạn có đang ở bất cứ đâu trên trái đất
chỉ cần bạn cầm trong tay thiết bị thu GPS nhỏ xíu chúng tôi sẽ tìm ngay ra bạn. Bạn
có đi đến chính xác vị trí cần đến dù bạn chưa mường tượng ra con đường sắp đi chỉ
với bản đồ số được cài trên thiết bị di động của bạn… Tất cả đơn giản là bạn đang
sống trong thời đại bùng nổ công nghệ truyền thông không dây. Thời đại mà bất kì ai,
bất kì đâu , bất kì lúc nào đều có thể hiện hữu của thông tin.
Do đó hướng nghiên cứu phát triển của hệ thống thu phát trong tương lai là tất
yếu, rộng mở. Yêu cầu đặt ra là làm sao cải thiện được khả năng thu tín hiệu, tăng độ
chính xác hệ thống, tối ưu thiết kế công suất tiêu thụ, giá thành…Một trong những câu
trả lời cho yêu cầu trên là lời giải cho bài toán tối ưu hóa dựa trên nền tảng sẵn có, kết
hợp với sự hỗ trợ của công nghệ mới để cải thiện chất lượng và hiệu năng sử dụng của
các module trong hệ thống.
Đây cũng là cơ sở để hình thành đề tài “Tối ƣu hóa kiến trúc bộ thu trực tiếp
cho các ứng dụng thông tin”, vớinhiệm vụ đặt ra là nghiên cứu phần tử thu nhận tín
hiệu cơ bản trong bộ thu đổi tần trực tiếp, kết hợp sự hỗ trợ công nghệ phần mềm
SDR để đưa ra mô hình tối ưu, từ đó áp dụng cho ứng dụng thông tin với lựa chọn là
ứng dụng bộ thu trực tiếp cho hệ thống GPS. Trong quá trình thực hiện nghiên cứu,
tuy không tránh khỏi khó khăn, sai sót nhưng dưới sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình từ
cô giáo PGS.TS.Nguyễn Thúy Anh và thầy giáo PGS.TS.Nguyễn Hữu Trung, kết quả
đồ án cũng đã thể hiện cơ bản nhiệm vụ đặt ra. Em xin được chân thành cám ơn và
mong sẽ nhận được thêm nhiều góp ý của thầy cô để đề tài có thể mở ra nhiều hướng
nghiên cứu mới nhằm đạt được kết quả tốt nhất.
Hà nội, ngày 25 tháng 08 năm 2015

Nguyễn Thành Chung

13BKTTT.KH

CB130532

1


LUẬN VĂN CAO HỌC
TÓM TẮT
Luận văn tập trung nghiên cứu “Tối ưu hóa kiến trúc bộ thu trực tiếp cho các ứng
dụng thông tin. ”Với xu hướng phát triển mạnh công nghệ không dây trong tương lai,
việc tối ưu kiến trúc bộ thu là vô cùng quan trọng quyết định đáng kể chất lượng thông
tin. Luận văn đi sâu tìm hiểu kiến trúc bộ thu đặc biệt bộ thu trực tiếp cho các ứng
dụng thông tin cụ thể máy thu GPS và đưa ra mô hình thích hợp nhất là công nghệ vô
tuyến phần mềm SDR cho máy thu trực tiếpbởi tính linh hoạt của nó, chúng ta có thể
tích hợp nhiều kĩ thuật, cập nhật các công nghệ mới và thay đổi các thông số khi cần
thiết, do đó luận văn chia ra các chương như sau :
Chƣơng 1: Hệ thống định vị toàn cầu GNSS và phƣơng pháp xác định chính xác
Phần này cung cấp cho chúng ta kiến thức tổng quan hệ thống định vị toàn cầu GNSS,
phân biệt cấu trúc tín hiệu GPS, Galileo xu hướng kết hợp hai kiến trúc này trình bày
các phương pháp định vi chính xác.
Chƣơng 2 : Kiến trúc bộ thu trực tiếp
Cho ta cái nhìn tổng quan kiến trúc bộ thu, phân loại kiến trúc máy thu ưu nhược điểm
mỗi loại và tìm hiểu các khối máy thu trực tiếp.
Chƣơng 3 : Tối ƣu hóa kiến trúc bộ thu trực tiếp, mô hình SDR.
Đưa ra các mô hình tối ưu kiến trúc bộ thu trực tiếp, phân tích mô hình thích hợp nhất
mô hình sử dụng công nghệ vô tuyến phần mềm SDR và khả năng tái cấu hình SDR.
Chƣơng 4 : Bộ thu trực tiếp GPS ứng dụng công nghệ vô tuyến phần mềm SDR.
Đi sâu áp dụng công nghệ SDR cho từng khối cụ thể của máy thu trên nền phần cứng

cơ bản có thể lập trình được.
Chƣơng 5 : Mô phỏng tính toán khối dò sóng bộ thu trực tiếp ứng dụng SDR.
Đưa ra thuật toán khối dò sóng máy thu GPS. Thiết lập các tham số đầu vào mô phỏng
khối dò sóng. So sánh và kết luận.
Cùng với đó , phần kết luận sẽ đưa ra đánh giá và đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo.

Nguyễn Thành Chung

13BKTTT.KH

CB130532

2


LUẬN VĂN CAO HỌC
ABSTRACT
Project

focus

research

“Opitimization

of

direct-receiver

architechture


for

communication applications ”. With the strong development of wireless technology in
the future, the optimal receiver architecture is extremely important decisions
remarkable quality information. Project research receiver architechture, special
research direct-receiver architechture for communication applications specific GPS
recerver. Given the most appropriate model, is technological Software Defined Radio
(SDR). We can integrate many techniques,update technologies and change parmeters
as quick as possible. Therefore,project divided chapters as follows:
Chapter 1 : Global Positioning System GNSS and method positioning exactly
This section provides overview our Global Positioning System GNSS, distinctive
architechture signal GPS, Galileo and present every method positioning exactly.
Chapter 2: Architechture direct-recerver
Given us an overview of the architecture collection , sorting receiver architecture
advantages and disadvantages each type and learn the receiver blocks directly .
Chapter 3: Opitimization of direct-receiver architechture, technological SDR
Given the opitimization of direct-receiver architechture, analys model most
appropriate model to use wireless technology SDR, and ability to re-configure SDR.
Chapter 4 : Direct-receiver for GPS use technological SDR
SDR technology applied to each particular block of the receiver on the underlying
hardware can be programmed .
Chapter 5 : Simulation , calculationsDirect-receiver for GPS use SDR.
Learn algorithm blocks acquisition of the GPS receiver. Set the input parameters and
simulation. Compare and comment.
Along with that , the conclusion will make an assessment and propose directions for
further research.

Nguyễn Thành Chung


13BKTTT.KH

CB130532

3


LUẬN VĂN CAO HỌC
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU................................................................................................................1
TÓM TẮT ......................................................................................................................2
ABSTRACT ...................................................................................................................3
DANG MỤC HÌNH VẼ BẢNG BIỂU .........................................................................7
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................10
CHƢƠNG 1. HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GNSS VÀ PHƢƠNG PHÁP
XÁC ĐỊNH CHÍNH XÁC ...........................................................................................11
1.1 Giới thiệu hệ thống định vị toàn cầu GNSS .....................................................11
1.1.1 Thành phần của hệ thống GNSS .................................................................... 15
1.1.2 Hoạt động cơ bản .......................................................................................... 17
1.2 So sánh hệ thống GPS và hệ thống Galileo, kết hợp GPS/Galileo ..................17
1.2.1 Cấu trúc tín hiệu GPS .................................................................................... 17
1.2.2 Cấu trúc tín hiệu Galileo ............................................................................... 20
1.2.3 Sự kết hợp GPS/Galileo ................................................................................. 22
1.3 Phương pháp định vị chính xác.......................................................................23
1.3.1Nguyên lý xác định vị trí hệ thống định vị GPS.............................................. 23
1.3.2 Phép định vị tĩnh và phép định vị động ......................................................... 24
1.3.3 Phép định vị tương đối.................................................................................. 25
1.3.4 Phép định vị nhiều máy thu. .......................................................................... 25
1.3.5 Phép định vị động tương đối......................................................................... 26
1.3.6 Cấu hình hình học GPS và độ chính xác. ..................................................... 26

1.3.7 Độ suy giảm chính xác. ................................................................................. 27
CHƢƠNG 2. KIẾN TRÚC BỘ THU TRỰC TIẾP ..................................................28
2.1 Tổng quan kiến trúc bộ thu ................................................................................28
2.1.1 Giới thiệu bộ thu trong ứng dụng thông tin vệ tinh ....................................... 28
2.1.2 Phân loại máy thu theo kiến trúc, đặc điểm từng loại ................................... 29
2.1.3 Thông số đánh giá chất lượng máy thu ......................................................... 38

Nguyễn Thành Chung

13BKTTT.KH

CB130532

4


LUẬN VĂN CAO HỌC
2.2

Kiến trúc bộ thu trực tiếp ................................................................................39

2.2.1 Khối lọc thông dải BPF ................................................................................. 40
2.2.2 Khối khuyếch đại tạp âm thấp LNA ............................................................... 40
2.2.3 Khối chuyển đổi tín hiệu tương tự /số ADC .................................................. 40
CHƢƠNG 3 : TỐI ƢU HÓA KIẾN TRÚC BỘ THU TRỰC TIẾP, MÔ HÌNH
SDR ...............................................................................................................................41
3.1 Các mô hình tối ưu bộ thu trực tiếp .................................................................41
3.2 Mô hình SDR .....................................................................................................43
3.2.1 Tổng quan SDR .............................................................................................. 43
3.2.2 Tái cấu hình SDR .......................................................................................... 47

CHƢƠNG 4: BỘ THU TRỰC TIẾP GPS ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ VÔ TUYẾN
PHẦN MỀM SDR........................................................................................................56
4.1 Anten và tiếp đầu ngoại vi ..................................................................................56
4.2 Khái quát hoạt động của một kênh máy thu GPS .............................................59
4.3 Khối dò sóng ........................................................................................................59
4.3.1 Mục đích ........................................................................................................ 59
4.3.2 Dò sóng tuần tự ............................................................................................. 60
4.3.3 Dò sóng dò tìm pha mã song song ................................................................. 62
4.4 Khối theo dõi sóng mang và mã .........................................................................64
4.4.1 Mục đích ........................................................................................................ 65
4.4.2 Giải điều chế .................................................................................................. 65
4.4.3 Theo dõi sóng mang. ...................................................................................... 67
4.4.4. Theo dõi mã .................................................................................................. 70
4.4.5. Sơ đồ khối theo dõi hoàn chỉnh .................................................................... 74
4.5 Xử lý dữ liệu định vị ...........................................................................................75
4.5.1 Khôi phục dữ liệu định vị............................................................................... 75
4.5.2. Tính toán khoảng giả .................................................................................... 76
4.5.3. Tính toán vị trí máy thu ................................................................................ 79

Nguyễn Thành Chung

13BKTTT.KH

CB130532

5


LUẬN VĂN CAO HỌC
CHƢƠNG 5: MÔ PHỎNG TÍNH TOÁN KHỐI DÒ SÓNG BỘ THU TRỰC

TIẾP ỨNG DỤNG SDR ..............................................................................................81
5.1. Bài toán đặt ra ....................................................................................................81
5.2. Giải quyết bài toán .............................................................................................81
5.2.1. Thuật toán ..................................................................................................... 81
5.2.2. Các thông số đầu vào ................................................................................... 82
KẾT LUẬN ..................................................................................................................91
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................92

Nguyễn Thành Chung

13BKTTT.KH

CB130532

6


LUẬN VĂN CAO HỌC
DANG MỤC HÌNH VẼ BẢNG BIỂU
Hình 1.1: Vệ tinh GPS .................................................................................................11
Hình 1.2: Vệ tinh GLONASS .....................................................................................12
Hình 1.3: Vệ tinh Galileo ............................................................................................12
Bảng 1: Bảng tín hiệu hệ thống GNSS .......................................................................14
Hình 1.4: Hệ thống COMPASS ..................................................................................14
Hình 1.5: Vệ tinh NAVSTAR[3].................................................................................15
Hình 1.6 : Vị trí trung tâm điều khiển .......................................................................16
Hình 1.7: Hệ thống GPS với 3 phân hệ[2] .................................................................17
Hình 1.8: Cấu trúc tín hiệu vệ tinh GPS[2] ...............................................................19
Hình 1.9: Cấu trúc tín hiệu vệ tinh[2] .......................................................................19
Hình 1.10: Bảng mã C/A[2] ........................................................................................20

Hình 1.11: Cấu trúc tín hiệu Galileo..........................................................................22
Hình 1.12 : Phƣơng trình xác định vị trí dựa vào 4 vệ tinh.....................................24
Hình 2.1 : Cấu trúc bộ thu GPS .................................................................................29
Hình 2.2 Kiến trúc bộ ngoại sai trung tần kép truyền thống ..................................30
Hình 2.3 Kiến trúc bộ ngoại sai trung tần số ............................................................31
Hình 2.4 Kiến trúc bộ thu (zero-IF) chuyển đổi trực tiếp .......................................32
Hình 2.5 Kiến trúc bộ thu số trung tần thấp.............................................................34
Hình 2.6 Bộ thu lấy mẫu thông dải đồng nhất (UBPS) ............................................36
Hình 2.7 Bộ thu lấy mẫu thông dải vuông góc (QBPS) ............................................37
Hình 2.8 Kiến trúc bộ thu trực tiếp ...........................................................................39
Hình 3.0 : Khối LNA [10]............................................................................................42
Hình 3.1 Kiến trúc SDR tổng quát .............................................................................44
Hình 3.2 Phổ di động sử dụng ở châu Âu ( theo nguồn Jondral, 1999)..................46

Nguyễn Thành Chung

13BKTTT.KH

CB130532

7


LUẬN VĂN CAO HỌC
Hình 3.3 Khung ngữ cảnh tái cấu hình......................................................................50
Hình 3.4 Kiến trúc chức năng [8] ...............................................................................51
Hình 4.1 Kiến trúc bộ thu GPS truyền thống và bộ thu GPS SDR .......................56
Hình 4.2 Anten và tiếp đầu ngoại vi...........................................................................57
Hình 4.3. Một kênh máy thu .......................................................................................59
Hình 4.4. Sơ đồ khối của thuật toán dò sóng tuần tự ...............................................60

Hình 4.5. Đầu ra của dò sóng tuần tự ........................................................................61
Hình 4.6. Sơ đồ khối của thuật toán dò tìm pha mã song song ...............................63
Hình 4.7 Đầu ra dò sóng dò tìm pha mã song song ..................................................64
Hình 4.8. Sơ đồ giải điều chế bản tin định vị ............................................................65
Hình 4.9 Sơ đồ khối mạch vòng theo dõi trong máy thu GPS cơ bản ....................67
Hình 4.10. Mạch vòng Costas sử dụng để theo dõi sóng mang ...............................68
Bảng 4.1. Các loại bộ phân biệt vòng khóa pha Costas khác nhau. .......................69
Hình 4.11. Các đáp ứng bộ phân biệt vòng khóa pha Costas thông thƣờng..........69
Hình 4.12. Đồ thị sai pha giữa sóng mang đầu vào và bản sao sóng mang cục bộ 70
Hình 4.13. Sơ đồ khối mạch vòng theo dõi mã cơ bản .............................................71
Hình 4.14. Tín hiệu trong theo dõi mã .......................................................................71
Hình 4.15. Sơ đồ khối DLL với sáu bộ tƣơng quan ..................................................72
Hình 4.16. Đầu ra của sáu bộ tƣơng quan trong các nhánh đồng pha và vuông
pha của vòng theo dõi ..................................................................................................73
Hình 4.17. Đầu ra của sáu bộ tƣơng quan trong các nhánh đồng pha và vuông
pha của vòng theo dõi. Sóng mang cục bộ đồng pha với tín hiệu vào. ...................73
Hình 4.18. Sơ đồ khối của sự kết hợp các vòng theo dõi DLL và PLL...................74
Hình 4.19. Sơ đồ khối của một kênh theo dõi hoàn chỉnh trong máy thu GPS .....75
Hình 4.20. Hình minh họa đầu ra của khối theo dõi nhƣ các điểm ........................76
Hình 4.21. Tƣơng quan giữa 12s dữ liệu với trƣờng mở đầu ..................................77
Nguyễn Thành Chung

13BKTTT.KH

CB130532

8


LUẬN VĂN CAO HỌC

Hình 4.22. Thời gian truyền dẫn và điểm bắt đầu khung con cho bốn kênh.........77
Bảng 4.2. Các khoảng giả ban đầu cho tất cả các vệ tinh đƣợc theo dõi ................78
Hình 5.1.Biểu đồ luồng thuật toán dò tìm pha mã song song ..................................82
Hinh 5.2: Hoàn chỉnh mô phỏng tín hiệu GPS cho một vệ tinh thực hiện trong
Simulink........................................................................................................................84
Hình 5.3: Các tín hiệu GPS giả thực hiện trong Simulink. .....................................85
Hình 5.4 Các vệ tinh đƣợc tìm thấy sau khi dò sóng ...............................................86
Hình 5.5: Các thông số cần thiết của quá trình dò sóng .........................................87
Hình 5.6: Kết quả dò đƣợc của vệ tinh số 10 ............................................................88
Hình 5.7 Kết quả dò đƣợc của vệ tinh số 13..............................................................88

Nguyễn Thành Chung

13BKTTT.KH

CB130532

9


LUẬN VĂN CAO HỌC
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt

Nội dung

Ý nghĩa

GNSS


Global Navigation Satellite System

Hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu

GPS

Global Positioning System

Hệ thống định vị toàn cầu

GLONASS

G OrbitingNavigationSatelliteSystem

Hệ thống định vi toàn cầu Liên xô

CDMA

Code Division Multiple Access

Đa truy nhập phân chia theo mã

FDMA

Frequency Division Multiple Access

Đa truy nhập phân chia theo tần số

QBSK


Quadrature Phase Shift Keying

Điều chế pha cầu phương

PRN

Pseudo random noise

Nhiễu giả ngẫu nhiên

IF

Intermediate Frequency

Trung tần

BPF

Bandpass Filter

Bộ lọc thông dải

SSB

Baseband

Băng cơ bản

ADC


Analog to Digital Converter

Bộ chuyển đổi tương tự số

LO

Local Oscillator

Bộ tạo dao động nội

LPF

Low pass filter

Bộ lọc thông thấp

BER

Bit Error Rate

Tốc độ lỗi bit

LNA

Low noise Ampliper

Trung tâm truyền thông quả

SDR


Software-Defined Radio

Công nghệ vô tuyến phần mềm

QoS

Quality of Service

Chất lượng dịch vụ

FPGA

Field programmable gate array

Vi mạch có khả năng lập trình được

DSP

Digital signal processor

Bộ xử lý tín hiệu số

MIMM

MNSN

Mode Identification and Monitoring
Module
Mode


Negotiation

and

Monitoring

Module

SDM

Service Deployment Manager

JRRM

Joint Radio Resource Management

VHE

Virtual Home Environment

Nguyễn Thành Chung

13BKTTT.KH

Phân hệ xác định và giám sát mode
Phân hệ đàm phán và giám sát mode
Bộ quản lý triển khai dịch vụ
Môi trường nội ảo

CB130532


10


LUẬN VĂN CAO HỌC
CHƢƠNG 1. HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GNSS VÀ
PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CHÍNH XÁC
1.1Giới thiệu hệ thống định vị toàn cầu GNSS
Trên quỹ đạo có những hệ thống vệ tinh nhân tạo với nhiệm vụ là xác định vị trí của
những đối tượng trên mặt đất. Bất cứ ai, vật gì trên toàn cầu, khi mang theo một máy
thu đặc biệt thì nhờ hệ thống vệ tinh này có thể biết được khá chính xác hiện tại mình
đang ở vị trí nào trên trái đất. Người ta gọi đây là Hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu
GNSS (Global Navigation Satellite System ).GNSS hoạt động trong mọi điều kiện thời
tiết, mọi nơi trên trái đất, 24h một ngày. GNSS là tên gọi chung cho 3 hệ thống định
vị dẫn dường sử dụng vệ tinh:
GPS: tên gọi GPS (Global Positioning System) dùng để chỉ hệ thống định vị
toàn cầu do Bộ quốc phòng Mỹ thiết kế và điều hành, thường gọi GPS là NAVSTAR
GPS (Navigation Signal Timing and Ranging Global Positioning System). GPS bao
gồm 28 vệ tinh chuyển động trong 6 mặt phẳng quỹ đạo (nghiêng 550 so với mặt
phẳng xích đạo). GPS so với mặt đất vào khoảng 20.200 km (Wikipedia, 2006). Được
chế tạo đưa vào sử dụng 1994.

Hình 1.1: Vệ tinh GPS

GLONASS (Global Orbiting Navigation Satellite System): là hệ thống vệ tinh
dẫn đường toàn cầu, do Liên bang Xô Viết (cũ) thiết kế và điều hành. Ngày nay hệ
thống GLONASS vẫn được Cộng hòa liên bang Nga tiếp tục duy trì hoạt động. Hệ
thống GLONASS bao gồm 30 vệ tinh chuyển động trong 3 mặt phẳng quỹ
đạo.(nghiêng 64.8 độ so với mặt phẳng xích đạo) xung quanh trái đất với bán kính
25.510 km (Yasuda, 2001). Được chế tạo và đưa vào sử dụng năm 1995.


Nguyễn Thành Chung

13BKTTT.KH

CB130532

11


LUẬN VĂN CAO HỌC

Hình 1.2: Vệ tinh GLONASS

GALILEO: mang tên nhà thiên văn học GALILEO, với mục đích sử dụng dân sự.
Việc nghiên cứu dự án hệ thống GALILEO được bắt đầu triển khai thực hiện từ năm
1999 do 4 quốc gia Pháp, Đức, Italia và Anh. GALILEO được thiết kế gồm 30 vệ tinh
chuyển động trong 3 mặt phẳng quỹ đạo. Nghiêng 56 độ so với mặt phẳng xích đạo)
xung quanh trái đất với bán kính 29.980 km (Yasuda, 2001). Vệ tinh Galileo có tuổi
thọ thiết kế lớn hơn 12 năm, nặng 675kg.

Hình 1.3: Vệ tinh Galileo

Hạng mục

GPS

Số vệ tinh

28 (tính đến 2000) 30


30

6MEO

3MEO

3MEO

Độ nghiêng MPQĐ 55o

64.8o

56o

Bán kính quỹ đạo

26.560 km

25.510 km

29.980 km

Chu kỳ

11 giờ 58 phút 2 11 giờ 15 phút 40 giây

Số mặt phẳng quỹ
đạo


Nguyễn Thành Chung

GLONASS

13BKTTT.KH

GALILEO

14 giờ 21 phút 36

CB130532

12


LUẬN VĂN CAO HỌC
Hạng mục

GPS

GLONASS

GALILEO

giây

giây
G1: 1602 + Kx0.5625

L1: 1575.42 MHz

Tần số sóng mang

L2: 1227.60 MHz
L5: 1176.45 MHz

MHz
G2: 1246 + Kx0.5625
MHz

E1: 1589.742 MHz
E2: 1561.098 MHz
E5: 1202.025 MHz
E6: 1278.75 MHz

K = –7~24

C1: 5019.86 MHz

G2 = G1x7/9
Phương trình

CDMA

FDMA

CDMA

Dạng mã số

??


Chuỗi M

??

1023 bit

511 bit

2.35x1014

5110000

1.023 Mcps

0.511 Mcps

10.23 Mcps

5.11 Mcps

Độ dài mã số

Tốc độ mã số (C/A
L1, P L1, L2)

N/A

E1, E2: 2.046 Mcps
E5:


10.23/1.023

Mcps
E6: 20.46 Mcps

Thời gian chuẩn

UTC (USNO)

UTC (Nga)

UTC

Sai số chủ định

SA (đã bỏ 2000)

Không có

Không có

Thông điệp dẫn đƣờng (navigation messages)
Ephemeris

Yếu tố quỹ đạo

Almanac

Yếu tố quỹ đạo


Vị trí, tốc độ và gia tốc
ba chiều
Yếu tố quỹ đạo

L1: BPSK: 50 bps
Tốc độ truyền dữ L2: BPSK: 25 bps
liệu

L5: QPSK: 50 bps

QBSK

BPSK: 50 bps

E1, E2, C: 300 bps
E5: 330 bps
E6: 2500 bps

Nguyễn Thành Chung

13BKTTT.KH

CB130532

13


LUẬN VĂN CAO HỌC
Chu kỳ dữ liệu


12 phút 30 giây

2 phút 30 giây

-

Định dạng dữ liệu

30 bit / từ

100 bit / string

-

Dữ liệu hiệu chỉnh
điện từ

Có

Không có

-

Bảng 1: Bảng tín hiệu hệ thống GNSS

Song song với GNSS còn có hệ thống COMPASS Là một dự án của Trung
Quốc phát triển một hệ thống vệ tinh định vị độc lập. Hệ thống Bắc Đẩu đầu tiên,
chính thức được gọi là "Hệ thống thử nghiệm định vị vệ tinh Bắc Đẩu", hay được gọi
là "Bắc Đẩu 1", bao gồm 3 vệ tinh và có giới hạn bao trả và các ứng dụng. Nó đã được

cung cấp dịch vụ chuyển hướng chủ yếu cho các khách hàng ở Trung Quốc và từ các
vùng lân cận từ năm 2000.
Thế hệ thứ hai của hệ thống, được gọi là COMPASS hay Bắc Đẩu 2, sẽ là một
hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu bao gồm 35 vệ tinh, vẫn còn đang được tạo dựng. Nó
đã hoạt động với phạm vi toàn Trung Quốc trong tháng 12 năm 2011. Hệ thống sẽ
cung cấp dịch vụ cho khách hàng trong khu vực châu Á-Thái Bình Dương vào năm
2012 và các hệ thống toàn cầu sẽ được hoàn thành vào năm 2020, sau khi sở hữu 35 vệ
tinh. Bắc Đẩu tương thích với hệ thống định vị GPS của Mỹ, hệ thống GALILEO của
châu Âu và hệ thống GLONASS của Nga. Nó cho phép người sử dụng định vị chính
xác trong phạm vi 10 m, đo tốc độ từ 200 cm/giây trở lên và cung cấp thông tin về thời
gian với sai số chỉ là 2 phần trăm triệu giây.

Hình 1.4: Hệ thống COMPASS

Nguyễn Thành Chung

13BKTTT.KH

CB130532

14


LUẬN VĂN CAO HỌC
1.1.1 Thành phần của hệ thống GNSS
Do nguyên tắc cấu thành 3 hệ thống GNSS là như nhau nên ta có thể xét điển hình với
GPS.
Hệ thống GNSS được cấu tạo thành ba phần: phần không gian, phần điều khiển và
phần người sử dụng. Cụ thể, mô tả hệ thống GPS của Mỹ như sau:
 Phần không gian :

Gồm 24 vệ tinh (21 vệ tinh hoạt động và 3 vệ tinh dự phòng) nằm trên các
quỹ đạo xoay quanh trái đất. Chúng cách mặt đất 20.200 km, bán kính quỹ đạo 26.600
km. Quỹ đạo chuyển động của vệ tinh nhân tạo xung quanh trái đất là quỹ đạo tròn,
24 vệ tinh nhân tạo chuyển động trong 6 mặt phẳng quỹ đạo. Các vệ tinh trên quỹ đạo
được bố trí sao cho các máy thu GPS trên mặt đất có thể nhìn thấy tối thiểu 4 vệ tinh
vào bất kỳ thời điểm nào.
Các vệ tinh được cung cấp bằng năng lượng Mặt Trời. Chúng có các nguồn pin dự
phòng để duy trì hoạt động khi chạy khuất vào vùng không có ánh sáng Mặt Trời.
Các tên lửa nhỏ gắn ở mỗi quả vệ tinh giữ chúng bay đúng quỹ đạo đã định.

Hình 1.5: Vệ tinh NAVSTAR[3]

Nhiệm vụ :
-

Liên tục phát quảng bá các bản tin dẫn đường trên tín hiệu vệ tinh đến máy thu
GPS (mang thông tin vị trí của vệ tinh và thời điểm phát bản tin).

-

Duy trì thời gian tham chiếu với độ chính xác cao (sai số từ 10-12 đến 10-14s).

-

Nhận và lưu trữ các thông tin từ trạm điều khiển mặt đất.

-

Thực hiện hiệu chỉnh quỹ đạo vệ tinh và sai số đồng hồ.


Nguyễn Thành Chung

13BKTTT.KH

CB130532

15


LUẬN VĂN CAO HỌC
 Phần điều khiển :
Phần điều khiển là để duy trì hoạt động của toàn bộ hệ thống GPS cũng như hiệu chỉnh
tín hiệu thông tin của vệ tinh hệ thống GPS. Phần điều khiển có 5 trạm quan sát có
nhiệm vụ như sau:
 Giám sát và điều khiển hệ thống vệ tinh liên tục
 Quy định thời gian hệ thống GPS
 Dự đoán dữ liệu lịch thiên văn và hoạt động của đồng hồ trên vệ tinh
 Cập nhật định kỳ thông tin dẫn đường cho từng vệ tinh cụ thể.
Mảng kiểm soát bao gồm các trạm trên mặt đất, chia thành trạm trung tâm và trạm
con. Các trạm con, vận hành tự động, nhận thông tin từ vệ tinh, gửi tới cho trạm chủ.
Sau đó các trạm con gửi thông tin đã được hiệu chỉnh trở lại, để các vệ tinh biết được
vị trí của chúng trên quỹ đạo và thời gian truyền tín hiệu. Nhờ vậy, các vệ tinh mới có
thể đảm bảo cung cấp thông tin chính xác tuyệt đối vào bất kỳ thời điểm nào.

Hình 1.6 : Vị trí trung tâm điều khiển

 Phần người sử dụng :
Phần người sử dụng bao gồm tất cả các khách hàng có máy thu GPS. Các bộ thu GPS
có thể là các máy ở dạng đơn chiếc gọn nhẹ, loại bỏ túi hoặc đeo tay như đồng hồ, có
thể là những bộ thu gồm nhiều chiếc, cho phép xác địng vị trí tương hỗ giữa các điểm

với sai số cỡ cm, thậm chí đến mm với khoảng cách vài ba chục, vài ba trăm đến
hàng ngàn km. Bộ thu bao gồm:
 Phần cứng( theo dõi tín hiệu và trị đo khoảng cách)
 Phần mềm( các thuật toán, giao diện người sử dụng)

Nguyễn Thành Chung

13BKTTT.KH

CB130532

16


LUẬN VĂN CAO HỌC
 Các quá trình điều hành

Hình 1.7: Hệ thống GPS với 3 phân hệ[2]

1.1.2 Hoạt động cơ bản
Các vệ tinh GPS bay vòng quanh Trái Đất hai lần trong một ngày theo một quỹ
đạo rất chính xác và phát tín hiệu mang thông tin xuống Trái Đất. Các máy thu GPS
nhận thông tin này và bằng phép tính lượng giác tính được chính xác vị trí của người
dùng. Về bản chất, máy thu GPS so sánh thời gian tín hiệu được phát đi từ vệ tinh với
thời gian nhận được tín hiệu tại bộ thu. Sai lệch về thời gian cho biết máy thu GPS ở
cách vệ tinh bao xa. Rồi với các khoảng cách đo được từ bộ thu đến vệ tinh, máy thu có
thể tính được vị trí của người dùng và hiển thị lên bản đồ điện tử của máy.
Máy thu GPS phải khóa được với tín hiệu của ít nhất ba quả vệ tinh để tính ra vị trí hai
chiều (kinh độ và vĩ độ) và để theo dõi được chuyển động của vệ tinh. Với bốn hay
nhiều hơn số lượng vệ tinh hiện diện trong tầm nhìn, máy thu có thể tính được vị trí

ba chiều (kinh độ, vĩ độ và độ cao). Một khi vị trí người dùng đã tính được thì máy thu
GPS có thể tính thêm các thông tin khác, như tốc độ, hướng chuyển động, bám sát di
chuyển, khoảng hành trình, khoảng cách tới điểm đến, thời gian Mặt Trời mọc, lặn và
nhiều thông tin khác nữa.
1.2So sánh hệ thống GPS và hệ thống Galileo, kết hợp GPS/Galileo
1.2.1 Cấu trúc tín hiệu GPS
Để có thể định vị hoặc tìm vị trí của người sử dụng với GPS thì đòi hỏi cần phải
hiểu về cấu trúc tín hiệu GPS và phương pháp đo đạc được thực hiện. Hơn thế nữa, khi
tín hiệu GPS được thu thông qua bộ thu GPS, hiểu về khả năng và những giới hạn của

Nguyễn Thành Chung

13BKTTT.KH

CB130532

17


LUẬN VĂN CAO HỌC
các dạng bộ thu GPS khác nhau là điều cần thiết. Ngoài ra, khi đo lường GPS, giống như
tất cả những sự đo lường khác, đều có lỗi, mà có thể được loại bỏ hoặc giảm thiểu bằng
cách kết hợp nhiều sự quan sát GPS khác nhau.
Mỗi vệ tinh GPS đều phát đi tín hiệu vô tuyến được tạo thành từ hai tần số sóng
mang (hoặc là sóng sin); hai thành phần sóng mang này dùng để điều chế hai bộ mã và
một thông điệp điều hướng. Hai tần số sóng mang được phát tại 1,575.42 Mhz (L1) và
1,227.60 Mhz (L2). Bước sóng tương ứng lần lượt là ~ 19 cm và ~24.4 cm, xác định
được kết quả này là từ mối quan hệ giữa tần số sóng mang và tốc độ của ánh sáng trong
không gian. Lợi ích từ hai tần số sóng mang cho phép điều chỉnh một lỗi GPS
nghiêm trọng, gọi là trì hoãn tầng điện ly. Tất cả những vệ tinh GPS đều phát cùng một

cặp tần số sóng mang L1 và L2. Tuy nhiên, điều chế mã thì khác nhau đối với từng vệ
tinh, do đó tối thiểu hóa một cách đáng kể can nhiễu vệ tinh.
o L1 = 154 • 10.23 = 1575.42 Mhz
o L2 = 120 • 10.23 = 1227.60 Mhz
Hai bộ mã GPS được gọi là Coarse Acquisition (hoặc là mã C/A) và Precision
(hoặc là mã P). Mỗi mã bao gồm một chuỗi những bit nhị phân, 0 và 1. Thông thường
những mã này gọi là mã PRN bởi vì bề ngoài chúng trông như là những tín hiệu ngẫu
nhiên. Nhưng sự thật, những mã này được phát ra dựa vào công thức toán học. Hiện tại
mã C/A được điều chế chỉ duy nhất trên sóng mang L1, trong khi mã P được điều chế
trên cả sóng mang L1 và L2. Sự điều chế này được gọi là điều chế Biphase(BPSK) vì
pha sóng mang bị dịch đi 180 khi mà giá trị mã thay đổi từ 0 sang 1 hoặc từ 1 sang 0.
Mã C/A là một chuỗi bao gồm 1023 bit nhị phân mà lặp lại chính nó trong mỗi
ms.Điều này có nghĩa rằng tốc độ bit của mã C/A là 1.023 Mbps.Như vậy khoảng
thời gian của một bit xấp xỉ khoảng 1ms.Mỗi vệ tinh được gán với chỉ một mã C/A
duy nhất ,điều này làm cho bộ thu GPS có thể nhận dạng được vệ tinh dễ dàng.Đo
lường mã C/A ít chính xác hơn khi so sánh một cách tương đối với sự đo lường mã
P.Tuy nhiên,nó thì ít phức tạp hơn và sẵn dùng với tất cả mọi người.
Mã P là một chuỗi rất dài bao gồm nhiều bit nhị phân mà lặp lại chính nó sau 266 ngày.
Ngoài ra, tốc độ của nó thì nhanh hơn 10 lần so với mã C/A (tốc độ của nó 10.23 Mbps).
Thực hiện phép nhân thời gian mà mã P cần để lặp lại chính nó, 266 ngày, với tốc độ
của nó là 10.23Mbps, cho ra kết quả: chiều dài của chuỗi mã P là 2.35*10bit. Mãdài 266

Nguyễn Thành Chung

13BKTTT.KH

CB130532

18



LUẬN VĂN CAO HỌC
ngày này được chia thành 38 đoạn; mà mỗi đoạn dài 1 tuần. Trong đó, 32 đoạn được
gán đến những vệ tinh GPS khác nhau. Đó là, mỗi vệ tinh phát đi chỉ duy nhất một đoạn
dài 1 tuần của mã P, mà được khỏi phát vào thời điểm giao nhau giữa thứ bảy và chủ
nhật. Sáu đoạn còn lại được dự trữ dùng trong những việc khác. Một vệ tinh GPS được
nhận dạng bởi một phân đoạn 1 tuần duy nhất được gán cho nó trong mã P.

Hình 1.8: Cấu trúc tín hiệu vệ tinh GPS[2]

Hình 1.9: Cấu trúc tín hiệu vệ tinh[2]

Nguyễn Thành Chung

13BKTTT.KH

CB130532

19


LUẬN VĂN CAO HỌC

Hình 1.10: Bảng mã C/A[2]

1.2.2 Cấu trúc tín hiệu Galileo
Hệ Galileo là một dự án để làm một hệ định vị toàn cầu bằng vệ tinh. Hệ định vị làm
ra đầu tiên và hiện nay hoạt động phổ biến trên thị trường là của Mỹ mà ta thường gọi
là GPS. Còn hệ Galileo là cơ quan không gian châu Âu đang phát triển. Galileo gồm
có 30 vệ tinh phân phối thành 3 nhóm bay theo 3 quỹ đạo hình tròn quanh trái đất và ở

độ cao khoảng 24000 km. Chỉ có 27 vệ tinh của Galileo là hoạt động thực sự, 3 vệ tinh
còn lại là vệ tinh dự phòng để thay thế cho vệ tinh nào hỏng, nhằm làm tăng độ tin cậy
của hệ định vị. Hệ Galileo hoạt động trên những giải tần số khoảng 1250 MHz và 1570
MHz. Những giải tần số vô tuyến này được chọn để thích hợp với những giải tần số
của hệ GPS (Global positioning system) nhằm hoạt động cùng với GPS và cũng để
tránh xâm phạm vào những giải tần số dành riêng cho các nhà Thiên văn vô tuyến
dùng để nghiên cứu những bức xạ vũ trụ. Bởi vì sự đo đạc thời gian phát tín hiệu vô
tuyến từ các vệ tinh và thời gian thu tín hiệu tại các trạm trên mặt đất cần phải thật
chính xác nên các vệ tinh cũng như các trạm trên trái đất phải được trang bị đồng hồ
nguyên tử và các đồng hồ phải khớp với nhau để quản lý toàn bộ hệ Galileo. Hai trung

Nguyễn Thành Chung

13BKTTT.KH

CB130532

20


LUẬN VĂN CAO HỌC
tâm điểu khiển vệ tinh được đặt tại châu Âu và hàng chục trạm phát và thu tín hiệu
được đặt rải rác trên toàn cầu.
Cho tới nay có 2 hệ thống định vị toàn cầu bằng vệ tinh, đó là hệ GPS của Mỹ và hệ
GLONASS của Nga. Cả hai đề án này đã được đề xuất từ trong thời kỳ chiến tranh
lạnh để phục vụ trong lĩnh vực quân sự và cả hai đều gồm có 24 vệ tinh. GPS đuợc
đưa vào hoạt động từ những năm 1980 và được sử dụng bởi quân đội Hoa Kỳ để điều
khiển tên lửa hoặc để xác định vị trí các đơn vị trên chiến trường. Từ năm 1993 bộ
quốc phòng Mỹ bắt đầu cho phép các cơ quan dân sự sử dụng GPS. Từ những năm
1990 Nga cũng khai thác hệ GLONASS của họ, với mục tiêu quân sự. Tuy nhiên do

tình huống kinh tế không được khả quan sau khi Liên xô trở thành liên bang Nga cho
nên hệ GLONASS không hoạt động có hiệu quả, chỉ có 7 trên 24 vệ tinh hãy còn hoạt
động. Do đó trong vòng mươi năm nay chỉ có hệ GPS của Mỹ là hoạt động dường như
độc quyền trên thị trường công nghệ định vị và hướng dẫn giao thông bằng vệ tinh.
Để chấm dứt tình huống phải phụ thuộc vào GPS của Mỹ, năm 2002 cộng đồng châu
Âu đã quyết định thực hiện dự án Galileo. Những vệ tinh đầu tiên của hệ Galileo được
phóng năm 2006. Vệ tinh được phóng bằng tên lửa Ariane V của Cộng đồng châu Âu
và hoạt động được trong 18 năm.
Số vệ tinh của Galileo lớn hơn là số vệ tinh của GPS và của GLONASS nên có độ
chính xác cao hơn. Galileo là một dự án hoàn toàn dân sự và ứng dụng của Galileo rất
đa dạng. Ngày nay với những hệ định vị bằng vệ tinh như Galileo, sự xác định tọa độ
rất là chính xác, không sai quá vài mét. Galileo cũng như GPS được dùng để hướng
dẫn máy bay. Xe hơi hiện nay thường được trang bị hệ định vị để được hướng dẫn đến
nơi đến chốn, người lái xe không cấn nhìn bản đồ. Những nhà mạo hiểm ở những nơi
hẻo lánh cũng có thể được cứu trợ nhanh chóng và các vụ cháy rừng cũng được dập tắt
nhanh chóng. Việt Nam cũng đã có công trình ứng dụng công nghệ GPS để đo đạc bản
đồ. Và những đồng hồ ngyên tử của hệ định vị còn cung cấp giờ chính xác cho các nhà
thiên văn để họ quan sát các thiên thể.
Hệ Galileo không những sẽ không cạnh tranh với GPS mà còn bổ sung cho nhau bằng
cách cung cấp những dữ liệu đôi khi dư thừa và do đó đáng được tin cậy. Tuy nhiên hệ
GPS không sử dụng được tại những vùng Bắc cực và Nam cực ở những vĩ tuyến quá
cao. Với hệ Galileo chúng ta có thể bắt được tín hiệu của Galileo tại cả 2 vùng này.

Nguyễn Thành Chung

13BKTTT.KH

CB130532

21



LUẬN VĂN CAO HỌC
Nhờ có đồng hồ nguyên tử chính xác đặt trên những vệ tinh để xác định thời gian và
nhờ có nhiều vệ tinh nên hầu như ở bất cứ địa điểm nào trên trái đất và bất cứ lúc nào
cũng có thể bắt được tín hiệu của Galileo. Nếu cần Galileo cũng có thể hoạt động phối
hợp với những vệ tinh của GPS.
Thời gian tín hiệu phát từ những vệ tinh đến trái đất cũng có thể bị thay đổi khi truyền
qua tầng khí quyển. Tuy nhiên những sự sai lệch này tuy rất ít, được loại ra bằng tính
toán thì độ sai lệch của sự đo đạc vị trí chỉ còn vài cm.
Các vệ tinh Galileo sẽ truyền 10 tín hiệu khác nhau theo các băng tần : E5a và E5b
(1164-1215 MHz),E6 (1620-1300) và E1-L1-E2(1559-1592).

Hình 1.11: Cấu trúc tín hiệu Galileo

1.2.3 Sự kết hợp GPS/Galileo
Năm 1998 Cục hàng không châu Âu và Ủy ban liên minh châu Âu quyết định cùng
nhau nghiên cứu tính khả thi của GNNS châu Âu độc lập thực sự.Chương trình tên là
Galileo được phê duyệt lần đầu tiên vào năm 1999.Bên cạnh việc được độc lập,Galileo
được kỳ vọng đưa ra độ chính xác lớn hơn,tính toàn vẹn cao hơn,lợi ích nhiều hơn và
tính liên tục của các dịch vụ lớn hơn so với các hệ thống hiện nay. Mặc dù bản chất
công dụng kép của bất kỳ hệ thống GNSS nào,Galileo được chú trọng chỉ cho các ứng
dụng dân sự.Nó được xem như là chương trình dân sự nằm dưới sự điều khiển phi

Nguyễn Thành Chung

13BKTTT.KH

CB130532


22


LUẬN VĂN CAO HỌC
quân sự.Các vệ tinh Galileo sẽ truyền 10 tín hiệu khác nhau theo các băng tần : E5a và
E5b (1164-1215 MHz),E6 (1620-1300) và E1-L1-E2(1559-1592).Sáu tín hiệu được
dành cho dịch vụ dân sự(open service) và dịch vụ an toàn cuộc sống(safety of life),hai
tín hiệu cho người dùng thương mại và duy trì hai tín hiệu cho cá nhân chính thức/điều
chỉnh (dịch vụ qui định công cộng).Sau khi phân tích tín hiệu của hệ thống dẫn
đường GPS và Galileo,có thể xem như việc có hai băng tần ở hai hệ thống gửi đi đồng
thời bản tin dẫn đường:GPS L1 với Galileo E1-L1-E2 và GPS L5 với Galileo E5 (hình
2-7).Một thiết bị đầu cuối đa chuẩn GPS/Galileo có thể nhận tín hiệu từ một hoặc cả
hai băng tần và có thể cung cấp vị trí với một hoặc cả hai hệ thống tại cùng một thời
điểm.
Người sử dụng sẽ được lợi hơn từ máy thu đa chuẩn GPS/Galileo về chất lượng,
độ chính xác và tốc độ các ứng dụng thông tin từ nó. Đây cũng chính là hướng nghiên
cứu mới trong thời gian gần đây sau khi hệ thống Galileo đi vào hoạt động.
1.3 Phƣơng pháp định vị chính xác
1.3.1Nguyên lý xác định vị trí hệ thống định vị GPS
-

Căn cứ của việc xác định vị trí chính xác của mục tiêu là độ chính xác của
thông số thời gian nên việc xác định khoảng cách tương đương với việc đo thời
gian.

-

Mỗi vệ tinh gửi ví trí của mình và thời điểm chính xác gửi bản tin gửi dẫn
đường.


-

Máy thu GPS nhận tín hiệu từ vệ tinh xác định vị trí vệ tinh và thời gian nhận
được bản tin dẫn đường từ máy thu .

-

Máy thu GPS tính toán thời gian truyền tín hiệu dựa vào sự chênh lệch giữa thời
điểm phát và thu tín hiệu.

-

Vị trí máy thu trên hệ tọa độ địa lý và thời gian được tính toán bởi 4 vệ tinh
trong tầm quan sát.

Nguyễn Thành Chung

13BKTTT.KH

CB130532

23


LUẬN VĂN CAO HỌC

Hình 1.12 : Phương trình xác định vị trí dựa vào 4 vệ tinh

1.3.2 Phép định vị tĩnh và phép định vị động
Hệ GPS có thể được dùng để định vị các vật thể tĩnh tại hoặc các vật thể chuyển

động. Mặc dù trị quan trắc là như nhau, nhưng trên thực tế do ăngten tĩnh hoặc động
khác nhau nên dãn đến những khác nhau rất lớn.
Nếu ăngten cố định chúng ta có thể quan trắc nhiều cự li đến vệ tinh khác nhau,
việc làm này cho phép ta có những trị đo dư thừa, giải nghiệm từ nhiều trị đo và nhận
được độ chính xác cao của vị trí được xác định. Khi ăngten chuyển động chúng ta chỉ
có thể nhận được những chỉ định (Fix) tức thời, (thông thường từ 4 cự ly được quan
trắc đồng thời hoặc gần như đồng thời) không có số đo dư thừa.
Trong trường hơp định vị tĩnh, chúng ta có thể nhận được hoặc là một kết quả
theo thời gian thực, trong đó môĩ trị quan trắc mới đều được sử lý sao cho có thể cải
thiện được trị toạ độ vị trí đã được xác định trước đó, hoặc là các trị quan trắc có thể
được xử lý sau khi kết thúc công tác ngoài trời.Chúng ta gọi là nghiệm xử lý sau
(postprocessed solution).
Trong phép định vị động, thường người ta cũng tìm kiếm nghiệm theo thời
gian thực, nhưng nghiệm này chỉ bao gồm một vị trí ( Fix ) tại một thời điểm. Một
Nguyễn Thành Chung

13BKTTT.KH

CB130532

24


LUẬN VĂN CAO HỌC
chuỗi các kết quả tại những chỉ định này ( lộ trình rời rạc của phương tiện lưu thông )
có thể được xử lý bằng cách sử dụng một trong số những thủ thuật tiếp cận bằng
đường cong trơn.
1.3.3 Phép định vị tương đối.
Khi đòi hỏi trị đo có độ chính xác cao, cần phải sử dụng phép định vị tương đối.
Trong kiểu đo này, hai ăngten cùng hai máy thu tương ứng được đặt tại hai đầu của

cạnh cần quan trắc và phải làm việc đồng thời. Sở dĩ có thể đạt được độ chính xác cao
trong kiểu đo này là vì một số sai số tích luỹ trong các cự ly quan trắc thường đồng
nhất với nhau hoặc tối thiểu cũng tương tự nhau tại hai đầu của đường đáy. Các sai số
này có thể được loại trừ hoặc ít nhất cũng giảm một cách đáng kể khi xác định trị số
định vị tương đối.
Một kiểu định vị tương đối đặc biệt hấp dẫn, lần đầu tiên được Ben Remondi
thuộc Cục Đo đạc trắc địa Mỹ đề xuất, là kiểu định vị tương đối dạng bán động
(relative semi kinematic positioning). Ý tưởng của kiểu đo này là sử dụng một máy
tĩnh vàmột máy di động lang thang xung quanh. Nếu không xuất hiện trị số trượt chu
kỳ trong các máy thu thì có thể liên tục đảm bảo độ chính xác tốt hơn 1 chu kỳ (20 cm)
của tín hiệu phase phách sóng mang trong các trị số định vị tương đối giữa máy thu
tĩnh và máy thu lang thang. Kiến nghị này có hai ngụ ý:
* Các ứng dụng định vị động có thể lợi dụng độ chính xác cao hơn nhiều của số
đo sóng mang, thay vì bị hạn chế trong độ chính xác của số đo mã.
* Mở ra một phạm vi rộng hơn trong ứng dụng phép định vị GPS: lập tam giác
ảnh hàng không không dùng đến những điểm khống chế mặt đất.
1.3.4 Phép định vị nhiều máy thu.
Độ chính xác của các kết quả đo sẽ được cải thiện một cách đáng kể khi một số
máy thu được triển khai dưới dạng một mạng lưới định vị. Nói chung, một mạng lưới
luôn có cấu hình mạnh hơn về mặt hình học so với một cạnh đo vì có số đo dư thừa các cạnh đo trong lưới cần phải thoả mãn những điều kiện được xác định bằng phương
pháp hình học. Các trị đo dư thừa được dùng để kiểm soát ảnh hưởng của những sai số
khác nhau, bao gồm sai số ngẫu nhiên và sai số hệ thống trong các trị quan trắc. Chúng
ta để ý thấy rằng ngay cả khi chỉ có 2 máy thu cũng nên liên kết các cạnh đáy thiết kế
thành các mạng lưới, có như thế mới cải thiện được độ chính xác của các trị số định vị.

Nguyễn Thành Chung

13BKTTT.KH

CB130532


25