i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu,
các kết quả nêu trong luận văn hoàn toàn trung thực và chưa từng được ai
công bố trong bất cứ công trình nào khác.

Hà Nội, ngày 30 tháng 5 năm 2016

Tác giả luận văn

Trần Lê Tuấn Anh


ii

MỤC LỤC
Ứng dụng công nghệ GNSS trong lĩnh vực nghiên cứu tầng khí quyên xác
định dung lượng TEC, cung cấp dữ liệu hỗ trợ dự báo thời tiết đã được
triển khai trên thế giới, và đang được sử dụng ở Việt Nam......................87
88
Hình 3.24. Dự báo hướng di chuyển bão Haiyan vào nước ta(10/11/2013)
88
88
Hình 3.25. Bản đồ dự báo thời tiết (31/01/2016).........................................88
3.3.4.7.Ứng dụng trong cảnh báo nguy hiểm cho các tàu đánh cá ngoài
biển. 89
Việt Nam là quốc gia ven biển nằm bên bờ Tây của Biển Đông, có địa
chính trị và địa kinh tế rất quan trọng không phải bất kỳ quốc gia nào
cũng có. Với bờ biển dài trên 3.260 km trải dài từ Bắc xuống Nam, đứng
thứ 27 trong số 157 quốc gia ven biển, các quốc đảo và các lãnh thổ trên

thế giới. Chỉ số chiều dài bờ biển trên diện tích đất liền của nước ta là
xấp xỉ 0,01 (nghĩa là cứ 100 km2 đất liền có 1km bờ biển). Trong 63 tỉnh,
thành phố của cả nước thì 28 tỉnh, thành phố có biển và gần một nửa dân
số sinh sống tại các tỉnh, thành ven biển. Trong lịch sử hàng ngàn năm
dựng nước và giữ nước của dân tộc, biển đảo luôn gắn với quá trình xây
dựng và phát triển của đất nước và con người Việt Nam..........................89
89
Hình 3.26. Bản đồ chủ quyền Việt Nam......................................................89
Nhằm giữ vững chủ quyền biển đảo hiện nay, việc đảm bảo an toàn cho
các ngư dẫn đánh bắt ngoài biển ngày càng được nhà nước đầu tư và
quan tâm. Bởi vậy,việc ứng dụng công nghệ GNSS định vị dẫn đường cho
các tàu thuyển đang ngày càng được chú trọng đến. Các thiết bị này cảnh


iii

báo tự động các hoạt động trên cơ sở định vị bằng vệ tinh GPS, có khả
năng xác định vi trí thực tế các tàu thuyền để đưa ra sự hướng dẫn, đảm
bảo an toàn cho các ngư dân đánh bắt xa bờ. Các mức cảnh báo được
phát ra bằng âm thanh( hoặc đèn báo) được chia thành 3 mức nằm trong
vùng lãnh hải Việt Nam, trong vùng đánh cá chung và vùng lãnh hải
quốc tế.............................................................................................................90
90
Hình 3.27. Hoạt động tìm kiếm cứu nạn ngoài biển...................................90
. Máy tính, phần mềm.................................................................................................................97
Công tác định vị, dẫn đường......................................................................................................99
Thành lập bản đồ tuyến khảo sát địa vật lý tỷ lệ 1:50.000......................................................100


iv


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Viết tắt
CORS

Tiếng Anh
Countinusly Operating

Giải thích
Trạm quy chiếu(GPS)

DGPS

Reference Station
Differential Global

hoạt động liên tục
Kỹ thuật đo phân sai

DGPR/RTK
DGNSS

Positioning System
Differential Global

GPS
Kỹ thuật đo phân sai

Navigation Satellite


GNSS

System
European Geostationary

Hệ thống vệ tinh dẫn

Navigation Overlay

đường địa tĩnh Châu Âu

FGCC

Service
Federal Geodetic

Ủy ban kiểm tra trắc địa

FKP

Control Committe
Flachen-Koreektur-

Liên bang
Tham số hiệu chỉnh mặt

GIS

Parameter
Geography Information


Hệ thống thông tin địa

GNSS

System
Global Navigation

lý
Tên gọi chung các hệ

Satellite System

thống định vị và dẫn

GBAS

Ground Based

đường vệ tinh
Hệ thống hỗ trợ mặt đất

GLONASS

Augmentation System
Global Navigation

Hệ thống vệ tinh dẫn

GPS


Satellite System
Gloabal Positioning

đường toàn cầu của Nga
Hệ thống định vị toàn

IMO

System
International Martime

cầu của Mỹ
Tổ chức hàng hải quốc

IGS

Organization
International GPS

tế.
Tổ chức quốc tế về ứng

Service

dụng định vị vệ tinh

EGNOS



v

ITRF

International Terrestrial

toàn cầu
Khung quy chiếu mặt

IRNSS

Reference Frame
Indian Regional

đất quốc tế
Hệ thống định vị của Ấn

ICAO

Navigation System
Intenation Civil Avition

Độ
Cơ quan hàng không

MAC

Organization
Master Auxiliary


dân dụng thế giới
Ý tưởng Chính-

Concept

phụ( Giải pháp cung cấp
dữ liệu hiệu chỉnh mạng
CORS do Leica phát

RTK

Real Time Kinematic

triển)
Đo động thời gian
thực(Kỹ thuật đo phân
sai sử dụng trị đo pha độ

RINEX

Receiver Independent

chính xác cm)
Chuẩn dạng trao đổi dữ

SBAS

Exchange Format
Satellite Based


liệu độc lập máy thu
Hệ thống hỗ trợ vệ tinh

TEQC

Augmentation System
Translation Ediiting

Phần mềm kiểm tra chất

UNAVCO

Quality Check
Universty Navstar

lượng dữ liệu
Hiệp hội các cơ quan

Consoltium

nghiên cứu nhằm hỗ trợ
thúc đẩy khoa học Trái
đất bằng tăng cường kỹ

VRS

Virtual Reference

thuật chính xác cao
Trạm quy chiếu ảo( Giải


Station

pháp cung cấp dữ liệu
hiệu chỉnh mạng CORS


vi

VLBI

Very Long Baseline

do Trimble phát triển)
Giao thoa cạnh đáy

Interformetry

dài( Phương pháp đo
khoảng cách bằng giao

WADGPS

Wide Are Differential

thoa sóng vô tuyến)
Hệ thống định vị GPS vi

WAAS


GPS
Wide Are Augmentation

phân diện rộng
Hệ thống hỗ trợ diện

System

rộng(Mỹ)


vii

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Vệ tinh Spunick -1......................Error: Reference source not found
Hình 1.2. Minh họa tổng quát máy thu GNSS.. .Error: Reference source not
found
Hình 1.3. Hệ thống định vị toàn cầu GPS. Error: Reference source not found
Hình 1.4. Trạm không gian ISS ngoài vũ trụ......Error: Reference source not
found
Hình 1.5. Vị trí các trạm trong đoạn điều khiển của hệ thống GPS. . .Error:
Reference source not found
Hình 1.6. Máy thu GPS Topcon GB-1000. Error: Reference source not found
Hình 1.7.Phục vụ cho các công trình đáy biển.. .Error: Reference source not
found
Hình 1.8. Vệ tịnh được phóng lên trong hệ thống GALILEO.............Error:
Reference source not found
Hình 1.9. Một vệ tinh trong hệ thống GLONASS(Nga)......Error: Reference
source not found
Hình 1.10. Nguyên lý hoạt động hệ thống GLONASS........Error: Reference

source not found
Hình 2.1. Mô hình hoạt động của hệ thống WASS...Error: Reference source
not found
Hình 2.2.Sơ đồ phân bố các vệ tinh địa tĩnh của hệ thống EGNOS....Error:
Reference source not found
Hình 2.3.Phân bố điểm IGS trên toàn cầu năm 2009..........Error: Reference
source not found
Hình 2.4.Điểm quan trắc nước biển dâng.Error: Reference source not found
Hình 2.5 Minh họa phương pháp đo RTK..........Error: Reference source not
found


viii

Hình 2.6. Rover truyền dữ liệu..................Error: Reference source not found
Hình 2.7. Máy chủ mạng truyền dữ liệu hiệu chỉnh RTCM/CMR+ cho vị
trí VRS................................................................................................................
Error: Reference source not found
Hình 2.8.Khớp mặt FKP............................ Error: Reference source not found
Hình 2.9. Các mối quan hệ giữa các máy chủ và các rover sử dụng
phương pháp Master-phụ Concept...........Error: Reference source not found
Hình 2.11.Cluster cung cấp số hiệu chỉnh master-auxiliary cho một số
rover Error: Reference source not found
Hình 2.10. Mạng CORS có nhiều cluster..Error: Reference source not found
Hình 2.12. Mạng lưới trạm CORSNet- NSW của Australia................Error:
Reference source not found
Hình 2.13. Khu vực bao trùm Radar Nhật Bản. Error: Reference source not
found
Hình 2.14. Theo dõi tâm chấn động đất thành phố Kumamoto( Nhật Bản)
Error: Reference source not found

Hình 2.15. Công nghệ định vị toàn cầu được lắp đặt trên lãnh thổ Việt
Nam Error: Reference source not found
Hình 3.1. Phân bố các trạm CORS ở Bắc Clifornia(Hoa Kỳ).............Error:
Reference source not found
Hình 3.2. Một mạng lưới GPS CORS.......Error: Reference source not found
Hình 3.3. Bản vẽ thiết kế mốc trạm CORS..Error: Reference source not found
Hình 3.4.Một trạm CORS trên cảng Đình Vũ – Hải Phòng .............Error:
Reference source not found
Hình 3.5.Trạm CORS N001 Trường đại học Mỏ - Địa chất đặt tại phòng
thí nghiệm Trắc địa mỏ, khoa Trắc địa quản lý, Bộ môn Trắc địa mỏ trực
tiếp vận hành hệ thống............................... Error: Reference source not found


ix

Hình 3.6. Ảnh hưởng tầng điện ly đến thu nhận tín hiệu vệ tinh........Error:
Reference source not found
Hình 3.7.Bản đồ theo thời gian của TEC trung bình tháng trong năm
2006 Error: Reference source not found
Hình 3.8. Trạm thu- phát của VNPT........Error: Reference source not found
Hình 3.9. Trạm phát sóng Mễ Trì ( Nam Từ Liêm – Hà Nội)..............Error:
Reference source not found
Hình 3.10.Dự báo thị phần các lĩnh vực ứng dụng GNSS ở Việt |Nam cơ
bản giai đoạn 2013 - 2023...........................Error: Reference source not found
Hình 3.11.Vị trí, hướng và tốc độ chuyển dịch của các trạm GPS trên biển
Đông. ...................................................................................................................
Error: Reference source not found
Hình 3.12.Bản đồ địa động lực biển hiện đại lãnh thổ Việt Nam và kế cận
Error: Reference source not found
Hình 3.13. Đo lưới khống chế địa chính khu vực Hạ Long-Quảng

Ninh( 2010).........................................................................................................
Error: Reference source not found
Hình 3.14. Xác định cao độ bằng công nghệ GPS....Error: Reference source
not found
Hình 3.15. Mô hình xây dưng Geoid.........Error: Reference source not found
Hình 3.16. Chuyển trục lên cao bằng công nghệ GPS.........Error: Reference
source not found
Hình 3.17. Các dạng đồ hình đo bằng công nghệ GPS........Error: Reference
source not found
Hình 3.18. Bản vẽ mặt cắt dọc kênh..........Error: Reference source not found
Hình 3.19. Ảnh đo vẽ hàng không quặng sắt khu Đông Bắc...............Error:
Reference source not found


x

Hình 3.20. Theo dõi diễn biến đường bờ biển khu vực tỉnh Trà Vinh dựa
trên tư liệu ảnh viễn thám các thời điểm 1989 - 1996 và 2003.............Error:
Reference source not found
Hình 3.21. Bức ảnh vệ tinh VNREDSat-1 chụp tại bờ đông và bờ tây của
đảo Phú Quốc, Việt Nam. VNREDSat-1 vào vũ trụ ngày 7/5 với sự giúp đỡ
của Pháp.............................................................................................................
............................................................ Error: Reference source not found
Hình 3.22. Toàn cảnh khu vực Lạc Dương- Lâm Đồng......Error: Reference
source not found
Hình 3.23. Khảo sát địa hình đáy biển......Error: Reference source not found
Hình 3.24. Dự báo hướng di chuyển bão Haiyan vào nước ta(10/11/2013)
Error: Reference source not found
Hình 3.25. Bản đồ dự báo thời tiết (31/01/2016). Error: Reference source not
found

Hình 3.26. Bản đồ chủ quyền Việt Nam....Error: Reference source not found
Hình 3.27. Hoạt động tìm kiếm cứu nạn ngoài biển.Error: Reference source
not found
Hình 3.28. Minh họa dẫn đường bằng công nghệ GPS.......Error: Reference
source not found
Hình 3.29. Thiết bị wetrack2- Thiết bị chống trộm dành cho xe máy, ô tô.
Error: Reference source not found
Hình 3.30. Thiết bị định vị trẻ em.............Error: Reference source not found
Hình 4.1. Cụm đảo Hòn Khoai – Cà Mau Error: Reference source not found
Hình 4.2. Máy định vị vệ tinh DGPS DSM232...Error: Reference source not
found
Hình 4.3. Sơ đồ lắp đặt máy DGPS trên tàu khảo sát.........Error: Reference
source not found


xi

Hình 4.4. Máy đo sâu hồi âm ODOM Hydrotrac.....Error: Reference source
not found
Hình 4.5. Bản đồ tỷ lệ 1:50.000 tuyến đo trên vùng biển đảo Hòn KhoaiCà Mau...............................................................................................................
Error: Reference source not found


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong những năm gần đây, hệ thống thông tin vệ tinh trên thế giới đã có
những bước tiến bộ mạnh mẽ, đáp ứng nhu cầu ngày càng lớn của của con
người và giúp con người tiếp cận nhanh chóng với những tiến bộ của khoa

học kỹ thuật.
Nhằm đáp ứng nhu cầu thực tế của cuộc sống , một số nước phát triển
trên thế giới đã phát triển ra một số hệ thống định vị vệ tinh dẫn đường toàn
cầu: Công nghệ GPS( của Mỹ), GLONASS ( của Nga), GALLILEO ( của
Châu Âu), chúng được gọi chung là hệ thống định vị vệ tinh dẫn đường toàn
cầu GNSS.
Cùng với sự phát triển của hệ thống các trạm tham chiếu quan trắc làm việc liên
tục, thường xuyên (Permanently Observing RefernceStatiton,PORS) trong hệ thống
lưới IGS toàn cầu, nhiều quốc gia trên thế giới đã xây dựng hệ thông các trạm tham
chiếu làm việc liên tục ( CORS) phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau như:
- Định vị động xử lý tức thời với độ chính xác cỡ dm cho máy bay, tàu
thuyền, hay các phương tiện trên đất liền
- Trong công tác Trắc địa – bản đồ: xác định tọa độ điểm khống chế , đo
vẽ chi tiết thành lập bản đồ địa hình,…
- Đo đạc vật lý và nghiên cứu chuyển động kiến tạo của vỏ Trái đất vv…
Nhận thấy vai trò vô cùng to lớn của ứng dung công nghệ GNSS CORS trong
công tác Trắc địa ở Việt Nam, em đã lựa chọn đề tài “Nghiên cứu một số giải
pháp kỹ thuật khai thác hệ thống trạm thu GNSS CORS và khả năng
ứng dụng vào công tác Trắc địa ở Việt Nam”
2. Mục đích của đề tài
Tìm hiểu một số giải pháp kỹ thuật trong công tác ứng dụng hệ thống
định vị vệ tinh GNSS CORS trên thế giới.
Đánh giá và nhận xét khả năng ứng dụng thực tiễn của công nghệ định vị
vệ tinh GNSS CORS vào công tác Trắc địa ở Việt Nam.


2

Từ kết quả nghiên cứu được, đề ra quy trình xây dựng trạm thu GNSS
CORS ở Việt Nam.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Các hệ thống định vị dẫn đường toàn cầu GNSS
- Một số kỹ thuật nâng cao độ xác hệ thống GNSS
- Dựa vào mô hình xây dựng trạm CORS trên thế giới, để đưa ra
phương hướng xây dựng mô hình trạm CORS ở Việt Nam
4. Nội dung của đề tài.
- Tổng quan về hệ thống định vị vệ tinh dẫn đường toàn cầu GNSS
- Tìm hiểu mô hình xây dựng trạm quy chiếu GNSS CORS trên thế giới
- Tìm hiểu một số giải pháp kỹ thuật khai thác hệ thống trạm thu GNSS CORS
- Đánh giá thực trạng hệ thống GNSS CORS trên thế giới và ở Việt Nam.
Từ đó đưa ra mô hình xây dựng hệ thống trạm thu GNSS CORS trên đất nước
Việt Nam, dựa vào điều kiện con người, thiên nhiên, cùng với các điều kiện
chủ quan cũng như khách quan khác.
5. Phương pháp nghiên cứu đề tài.
Để thực hiện tốt luận văn, em đã sử dụng phương pháp nghiên cứu như sau:
- Phương pháp phân tích, tổng hợp tài liệu, thu thập các tài liệu liên quan
đến đề tài, các số liệu thực nghiêm. Từ đó phân tích, tổng hợp để xây dựng
mô hình trạm thu GNSS CORS ở Việt Nam
- Tiếp thu sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo hướng dẫn, cùng sự đóng
góp ý kiến của các thầy cô trong bộ môn và các bạn trong lớp để hoàn thành
luận văn tốt nhất.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu
Ở Việt Nam trong thời gian qua, công nghệ GNSS đã giúp cho việc
nâng cao độ chính xác, hoàn thiện, hiện đại hóa lưới tọa độ đã được thiết lập
theo quan điểm truyền thống thành Hệ quy chiếu và hệ lưới điểm tọa độ lưới
quốc gia VN-2000. Đây là thành tựu đã được công nhận, đánh dấu bước đột
phá mới cho khoa học trắc địa và bản đồ nước ta.


3


Từ những năm 1995,một số quốc gia đã xây dựng hệ thống các trạm
tham chiếu quan trắc làm việc liên tục(CORS) trong hệ thống lưới IGS toàn
cầu, nhằm phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau như:
* Cung cấp chính xác định vị xác định điểm(định vị tĩnh) với độ chính
xác cỡ cm đo trong vài giờ và độ chính xác cỡ dm đo trong vài phút;
* Định vị động xử lý tức thời với độ chính xác cỡ dm cho máy bay, tàu
thuyền và các dạng phương tiện trên đất liền;
* Các dạng đo đạc trong công tác Trắc địa và bản đồ như xác định tọa
độ điểm khống chế, đo vẽ chi tiết thành lập bản đồ địa hình, bản đồ địa chính;
* Nghiên cứu khí tượng, khí quyển, v.v….
Trước những vai trò vô cùng to lớn của công hệ thống GNSS mang
lại cho ngành trắc địa- bản đố trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng,
việc thay thế mạng lưới trắc địa truyền thống bằng công nghệ GNSS là
hướng đi mới, đầy tiềm năng.
7. Lời cảm ơn
Trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn tốt nghiệp, em đã nhận
được rất nhiều sự giúp đỡ cả về mặt kiến thức, tinh thần và những ý kiến đóng
góp của các thầy cô giáo và các đồng nghiệp. Đặc biệt xin chân thành cảm ơn
thầy giáo PGS. TS. Dương Vân Phong là người trực tiếp hướng dẫn và đã tận
tình chỉ bảo, động viên em. Qua đây em cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy
cô trong Khoa trắc địa, Phòng đào tạo sau đại học, Trường Đại học Mỏ địa
chất đã tạo điều kiện để tôi hoàn thành luận văn này.
Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của thầy, cô giáo bộ môn Trắc
địa cao cấp, các nhà khoa học và các bạn đồng nghiệp để em hoàn thiện luận
văn tốt nhất.


4


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG VỆ TINH DẪN ĐƯỜNG TOÀN CẦU GNSS

1.1.TỔNG QUAN TRẮC ĐỊA VỆ TINH.
1.1.1. Định nghĩa của Trắc địa vệ tinh.
Trắc địa vệ tinh là một trong những môn học xác định hình dạng và
kích thước của Trái đất, vị trí của các đối tượng trên bề mặt của nó và các con
số của trường hấp dẫn của Trái đất bằng vệ tinh nhân tạo Techniques – Trắc
địa bằng phương tiện của các vệ tinh nhân tạo. Nó thuộc về các lĩnh vực rộng
lớn của trắc địa không gian, mà còn bao gồm các kỹ thuật giao thoa cạnh đáy
dài(VLBI) và tia lazer.
Các mục tiêu chính của trắc địa vệ tinh:
- Xác định chính xác vị trí không gian(3D) của các điểm trên mặt đất,
trong không gian quay quanh Trái đất trong phạm vi khu vực và toàn cầu.
- Xác định thế trọng trường của Trái đất và những yếu tố liên quan như
Elipxoid trái đất, Geoid, Quazigeoid, địa hình mặt biển, v.v…
- Đo đạc và mô hình hóa các hiện tượng động lực( như chuyển động cực
Trái đất, chuyển động quay của Trái đất và biến dạng các địa mảng, v.v…)[2].
1.1.2. Lịch sử phát triển của Trắc địa vệ tinh.
Tháng 10 năm 1957, Liên Xô đã phóng thành công vệ tinh nhân tạo
(VTNT) đầu tiên của Trái đất Sputnick -1 đi vào không gian.Đây là bước đột
phá lớn, mở đầu cho kỷ nguyên con người chinh phục không gian vũ trụ.


5

Hình 1.1. Vệ tinh Spunick -1
Vào những năm 1960, Vệ tinh nhân tạo(VTNT) được đưa lên quỹ đạo,
với vai trò như những mục tiêu di động, khi đó sử dụng các thiết bị quang học
để quan sát vệ tinh từ mặt đất phục vụ xây dựng lưới tam giác vệ tinh( hay

còn gọi là mạng lưới tam giác vũ trụ) cho phép chuyển tọa độ giữa các điểm
cách xa nhau trên bề mặt Trái đất. Phương pháp này chịu ảnh hưởng đáng kể
đến điều kiện thời tiết, máy móc thiết bị quan sát nặng nề, không thuận tiện
cho công tác đo đạc dã ngoại [2].
Nhằm khắc phục những hạn chế của phương pháp tam giác vệ tinh,
người ta đã thiết kế ra hệ thống đạo hàng vệ tinh làm việc trong mọi điều kiện
thời tiết và hoạt động liên tục suốt 24h trong ngày. Năm 1962, Mỹ đã thiết kế
và xây dựng hệ thống vệ tinh đạo hàng hải quân NNSS(hay gọi là TRANSIT.


6

Cũng trong thời gian này, Liên Xô cũng xây dựng hệ thống TSCADA có tính
năng tương tự như TRANSIT của Mỹ. Nguyên lý hoạt động của hai hệ thống
này đều dựa theo nguyên lý hiệu ứng Doppler, dựa trên các tín hiệu từ vệ tinh
phát xuống mặt đất. Trong các trường hợp này, các vệ tinh đóng vai trò như
các điểm gốc(biết trước tọa độ điểm), là phương tiện truyền thông tin quỹ đạo
vệ tinh, tạo trị đo Doppler để cung cấp cho máy thu thực hiện bài toán định vị
trên biển và trên mặt đất. Từ năm 1967, phương pháp Doppler vệ tinh không
chỉ là đột phá cho nhiệm vụ định vị trên biển mà còn mở ra khả năng xây
dựng lưới khống chế tọa độ cho một số quốc gia trước thập niên 80 của thế kỷ
trước.Tuy vậy, hệ thống TRANSIT cũng có nhược điểm như không đáp ứng
được các yêu cầu định vị tức thời cần độ chính xác cao.
Năm 1973, hệ thống GPS của Mỹ được thiết kế. Ngoài hệ thống GPS
của Mỹ, đến năm 1980, Liên Xô cũng đã triển khai xây dựng hệ thống định vị
toàn cầu quân sự có tên gọi là GLONASS. Nguyên lý hoạt động cũng giống
như hệ thống GPS của Mỹ.
Để tăng cường độ chính xác định vị cho GPS và GLONASS, từ cuối
năm 2002, Dịch vụ dẫn đường sử dụng vệ tinh địa tĩnh phủ trùm Châu Âu
EGNOS đã cung cấp khả năng định vị chính xác trên toàn bộ Châu Âu và

vùng lân cận. Để tăng cường độ chính xác cho hệ thống GPS, Mỹ đã cho xây
dựng hệ thống tăng cường diện rộng WASS, và Nhật Bản đã xây dựng hệ
thống MSAS cũng có khả năng tương tự như WASS và EGNOS. Các hệ
thống này cung cấp khả năng định vị tức thời trên toàn bộ vùng phủ song với
sai số không lớn hơn 3m.
Từ tháng 3 năm 2002, Liên minh Châu Âu bắt đầu đưa lên quỹ đạo các vệ
tinh đầu tiên của hệ thống định vị toàn cầu GALILEO.Hệ thống này được đưa
vào thử nghiệm năm 2008, và dự kiến đi vào hoạt động vào năm 2015.Năm


7

2007, Trung Quốc cũng phát triển hệ thống định vị khu vực Bắc Đẩu-1 thành
hệ thống định vị toàn cầu với tên gọi là COMPASS hay Bắc Đẩu -2.
Ban đầu hệ thống GPS và GLONASS đều được phát triển cho mục đích
quân sự, nên mặc dù chúng phục vụ cho dân sự nhưng không hệ nào đảm bảo
tồn tại liên tục và độ chính xác. Vì thế chúng không thỏa mãn những yêu cầu
an toàn cho dẫn đường dân sự hàng không và hàng hải, đặc biệt là tại những
vùng và tại những thời điểm có hoạt động quân sự của những quốc gia sở hữu
những hệ thống đó. Chỉ có hệ thống dẫn đường vệ tinh Châu Âu GALILEO
ngay từ đầu đã đặt ra mục tiêu đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt của dẫn
đường và định vị quân sự.
Hệ thống định vị toàn cầu( Global Navigation Satellite System – GNSS)
là tên gọi chung cho các hệ thống định vị toàn cầu đã và đang được sử dụng
hiện nay là: GPS (Hoa Kỳ), GLONASS( Liên bang Nga), GALILEO( Liên
minh Châu Âu) và hệ thống định vị Bắc Đẩu ( Trung Quốc)[2].
1.1.3. Nhiệm vụ cơ bản của Trắc địa vệ tinh.
Các nhiệm vụ cơ bản của Trắc địa vệ tinh bao gồm:
* Xác định chính xác vị trí không gian (3D) của các điểm trên mặt đất,
trong không gian quanh Trái Đất trong phạm vị khu vực và toàn cầu;

* Xác định thế trọng trường của Trái Đất và những yếu tố liên quan như
Ellipsoid trái đất, Geoid, Quazigeoid, địa hình mặt biển,v.v…;
* Đo đạc và mô hình hóa các hiện tượng địa động( như chuyển động
cực Trái đất, chuyển động quay của Trái đất và biến dạng các địa mảng,v.v…;
Sự phát triển và ứng dụng của Trắc địa vệ tinh(TDVT) liên quan chặt chẽ
đến các khoa học về Trái đất như vật lý, địa chất, khí tượng học,v.v…Nhờ sự


8

phối hợp của các lĩnh vực khoa học trên, một số vấn đề phức tạp của khoa học
trái đất đã được giải quyết[2]
1.2.TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ VỆTINH (GNSS ).
1.2.1. Cơ cấu hoạt động chungcủa hệ thống GNSS.
Hệ thống GNSS được cấu thành từ 3 phần: phần không gian, phần điều
khiển, phần người sử dụng.
Phần không gian: Gồm các vệ tinh hoạt động bằng năng lượng mặt
trời bay trên quỹ đạo. Quãng thời gian tồn tại của chúng vào khoảng 10 năm
và chi phí cho mỗi lần bay vào vũ trụ lên đến hàng tỷ USD.
Phần điều khiển: Để duy trì hoạt động của toàn bộ hệ thống GPS cũng
như hiệu chỉnh các tín hiệu thông tin của vệ tinh. Có các trạm quan sát 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 các trạm chủ. Sau đó các trạm con gửi
các thông tin đã 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 cứ thời điểm nào.
Phần người sử dụng và thiết bị thu vệ tinh: Là khu vực có phủ song
mà người sử dụng cần có ăng ten và máy thu tín hiệu vệ tinh, và thu được
thông tin vị trí, thời gian, vận tốc di chuyển. Để có thể thu được vị trí, ở phần
người sử dụng cần có ăng ten và máy thu GNSS.



9

Hình 1.2. Minh họa tổng quát máy thu GNSS.
1.2.2. Hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu GNSS
1.2.2.1.Hệ thống GPS (Mỹ)
Hệ thống GPS (Global Positioning System, Mỹ) là hệ thống đinh vị toàn
cầu dựa trên cơ sở đo khoảng cách và đo thời gian, đươc viết tắt là
NAVSTAR( Navigation Satellite Timing). Đây là hệ thống vệ tinh dùng để
cung cấp thông tin vị trí, tốc độ và thời gian cho các máy thu GPS ở khắp nơi
trên Trái đất, trong mọi thời điểm và trong mọi điều kiện thời tiết.


10

Hình 1.3. Hệ thống định vị toàn cầu GPS
Hệ thống thiết bị định vị GPS có thể xác định vị trí sai số từ vài trăm met
đến vài centimet. Tất nhiên với độ chính xác càng cao thì cấu tạo máy thu tín
hiệu thiết bị GPS càng phức tạp và giá thành cao.
Hệ thống được phát triển bởi Chính phủ Mỹ, quản lý bởi lực lượng
Không quân Mỹ(U.S Air Fore) và giám sát bởi Ủy ban định vị -Dẫn đường
Bộ quốc phòng Mỹ.
Hệ thống định vị toàn cầu GPS được cấu thành từ 3 bộ phận cơ bản:
*Đoạn không gian( Space Segment)
*Đoạn điều khiển( Control Segment)


11
*Đoạn sử dụng(Use Segment)

a) . Đoạn không gian( Space Segment).
Đoạn không gian bao 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 với mặt phẳng xích đạo của Trái đất môt góc
550. Quỹ đạo vệ tinh GPS gần với hình tròn, giá trị biểu kiến tâm sai của quỹ
đạo vệ tinh GPS có giá trị bằng 0.
Theo thiết kế, hệ thống gồm 27 vệ tinh( 24 vệ tinh đang hoat động và 3
vê tinh dự phòng) nằm trên các quỹ đạo xoay quanh Trái đất. Các vệ tinh quỹ
đạo đươc 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 GPS có trọng lượng khoảng 1600kg khi phóng và khoảng
800 kg khi đang trên quỹ đạo. Các vệ tinh của khối sau có trọng lượng lớn
hơn và có tuổi thọ cũng dài hơn các vệ tinh trước đó.


12

Hình 1.4. Trạm không gian ISS ngoài vũ trụ
b) Đoạn điều khiển(Control Segment)
Đoạn điều khiển được thiết lập để duy trì hoạt động của toàn bộ hê thống
định vi GPS. Có 5 trạm kiểm soát đặt rải rác trên khắp Trái đất.Bốn trạm kiểm
soát hoat động một cách tư động và một trạm kiểm soát là trung tâm.Bốn trạm
này nhân tín hiệu liên tục từ những vệ tinh và gửi các thông tin này đến trạm
kiểm soát trung tâm. Ngoài ra còn một số trạm kiểm soát dự phòng và sáu
trạm quan sát riêng biệt.


13

Hình 1.5. Vị trí các trạm trong đoạn điều khiển của hệ thống GPS

Cơ quan bản đồ thuộc Bộ quốc phòng Mỹ(DMA) và cơ quan Trắc điạ
quốc gia Mỹ(NGS) đã phối hợp với một số nước khác thông qua tổ chức
CIGNET xây dựng mạng lưới theo dõi vệ tinh GPS trên toàn cầu.
Nhờ các trạm giám sát phân bố trên toàn cầu người ta xác định được
chính xác các tham số quỹ đao vệ tinh và sư biến đổi của chúng theo thời
gian, nhờ đó các lịch vệ tinh được chính xác hơn. Nhiều cơ quan trắc địa bản
đồ của các quốc gia khác nhau, nhiều viện nghiên cứu, các trường đại học và
nhiều nhóm nghiên cứu trên toàn thế giới đã có được trạm quan trắc GPS liên
tục với độ chính xác ngày càng được cải thiện.


14

c) Đoạn sử dụng.
Đoạn sử dụng bao gồm các máy thu GPS, máy hoạt động để thu tín hiệu
vệ tinh GPS phuc vụ cho nhiều muc đích khác nhau như: dẫn đường cho các
phương tiện( trên biển, trên không, trên đất liền,…), phục vụ cho công tác đo
đạc ở nhiều nơi trên thế giới. Máy thu GPS là phần cứng quan trọng trong
đoạn sử dụng.