tæng quan vÒ c«ng nghÖ gps

1.1. Tæng quan vÒ c«ng nghÖ GPS.

HÖ thèng ®Þnh vÞ NAVSTAR GPS (NA Vigation System with Time And Ranging Global Postioning System) lµ mét hÖ thèng dÉn ® êng vµ ®Þnh vÞ cã thÓ cung cÊp chÝnh x¸c nh÷ng th«ng tin vÒ vÞ trÝ kh«ng gian, ho¹t ®éng cña c¸c ph ¬ng tiÖn vµ thêi gian phï hîp yªu cÇu cña ng êi sö dông. HÖ thèng GPS ® îc hoµn thiÖn vµo n¨m 1994 vµ ® îc chÝnh phñ Mü cho phÐp sö dông vµo môc ®Ých d©n sù vµo n¨m 1980

1.1.1. C¸c bé phËn cÊu thµnh hÖ thèng GPS.

HÖ thèng GPS ® îc cÊu thµnh bëi 3 bé phËn:

- §o¹n kh«ng gian

- §o¹n ®iÒu khiÓn

- §o¹n sö dông

S¬ ®å hÖ thèng ®Þnh vÞ toµn cÇu

1. §o¹n kh«ng gian

S¬ ®å ph©n bè vÖ tinh GPS

VÖ tinh GPS trªn quü ®¹o

- Gåm 24 vÖ tinh chuyÓn ®éng trªn 6 quü ®¹o ë ®é cao 20183m nghiªng víi mÆt ph¼ng xÝch ®¹o mét gãc 55o

- C¸c vÖ tinh GPS ®· ® îc x¸c ®Þnh vÞ trÝ theo hÖ to¹ ®é WGS 84 vµ liªn tôc ph¸t tÝn hiÖu vÒ tr¸i ®Êt.

- VÖ tinh cã träng l îng 1830kg khi phãng vµ 930kg trªn quü ®¹o. Tuæi thä cña vÖ tinh theo thiÕt kÕ lµ 75 n¨m.

2. §o¹n ®iÒu khiÓn

S¬ ®å c¸c tr¹m ®iÒu khiÓn GPS

- §o¹n ®iÒu khiÓn thiÕt lËp ®Ó duy tr× ho¹t ®éng cña toµn bé hÖ thèng GPS. Tr¹m ®iÒu khiÓn trung t©m (Master Control Station- MCS) ® îc ®Æt t¹i c¨n cø kh«ng qu©n cña Mü gÇn Colorado springs. Tr¹m ®iÒu khiÓn trung t©m nµy cã nhiÖm vô chñ yÕu trong ®iÒu khiÓn, cËp nhËt th«ng tin ®¹o hµng truyÒn ®i tõ vÖ tinh. Cïng phèi hîp ho¹t ®éng víi tr¹m ®iÒu khiÓn trung t©m lµ hÖ thèng ho¹t ®éng kiÓm tra (Operational Control System - OCS) bao gåm c¸c tr¹m theo dâi (Monitoring station - MS) ph©n bè quanh tr¸i ®Êt. §ã lµ c¸c tr¹m Colorade Springs, Hawaii, Assension Island, Diego Garcia, Kwajalein.

- §o¹n ®iÒu khiÓn kh«ng chØ duy tr× ho¹t ®éng cña GPS mµ cßn cËp nhËt c¸c th«ng tin cung cÊp cho ng êi sö dông ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c ®Þnh vÞ.

3. §o¹n sö dông

M¸y thu GPS cña Leica- Thuþ Sü

- §o¹n sö dông bao gåm c¸c m¸y

thu GPS ®Ó thu tÝn hiÖu vÖ tinh

GPS phôc vô cho c¸c môc ®Ých

kh¸c nhau nh dÉn ® êng trªn

biÓn, trªn kh«ng, trªn ®Êt liÒn

vµ phôc vô cho c«ng t¸c ®o ®¹c

ë nhiÒu n¬i trªn thÕ giíi. Trong

h×nh vÏ d íi lµ m¸y thu GPS cña

Leica- Thuþ Sü

- HiÖn nay mét sè h·ng chÕ t¹o

m¸y thu GPS thu ®ång thêi c¶

hai hÖ thèng GPS vµ GLONASS.

1.1.2. Nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña GPS

1. §Þnh vÞ tuyÖt ®èi

SV1

SV2 SV3

SV4

§Þnh vÞ tuyÖt ®èi víi 3 vÖ tinh

§Þnh vÞ tuyÖt ®èi víi 4 vÖ tinh

- §Þnh vÞ tuyÖt ®èi x¸c ®Þnh to¹ ®é tuyÖt ®èi cña mét ®iÓm trong hÖ to¹ ®é WGS 84.

- Theo lý thuyÕt chØ cÇn thu tÝn hiÖu cña 03 vÖ tinh lµ ®ñ, khi ®ã vÞ trÝ cña m¸y thu lµ giao cña 3 mÆt cÇu víi t©m lµ 3 vÖ tinh.

Tuy nhiªn ®Ó kh¾c phôc mét sè sai sè th× sè vÖ tinh yªu cÇu tèi thiÓu lµ 04 vÖ tinh. Trong tr êng hîp sè vÖ tinh nhiÒu h¬n 4 th× vÞ trÝ cña m¸y thu x¸c ®Þnh b»ng c¸ch gi¶i bµi to¸n theo nguyªn lý sè b×nh ph ¬ng nhá nhÊt.

- §é chÝnh x¸c ®Þnh vÞ tuyÖt ®èi tõ 1m ®Õn 5m. Nãi chung ®Þnh vÞ tuyÖt ®èi Ýt ® îc sö dông trong tr¾c ®Þa.

2. §Þnh vÞ t ¬ng ®èi

§Þnh vÞ t ¬ng ®èi GPS

-§Þnh vÞ t ¬ng ®èi sö dông Ýt nhÊt 2 m¸y thu ®Æt t¹i hai ®iÓm ®Ó x¸c ®Þnh ® îc hiÖu to¹ vu«ng gãc kh«ng gian X, Y, Z hoÆc hiÖu täa ®é tr¾c ®Þa B, L, H. Kho¶ng thêi gian cïng ®Æt m¸y thu gäi lµ ®o¹n ®o (SECSSION).

- Trong ph ¬ng ph¸p ®Þnh vÞ t ¬ng ®èi rÊt nhiÒu sai sè ® îc lo¹i bá nh : sai sè do phÇn cøng cña vÖ tinh, sai sè do sù kh«ng ®ång bé gi÷a ®ång hå vÖ tinh vµ ®ång hå m¸y thu, sai sè do sè nguyªn ®a trÞ... Do vËy ®é chÝnh x¸c ®Þnh vÞ t ¬ng ®èi rÊt cao ®¹t ® îc ®Õn cì centimet thËm chÝ tíi milimet.