Luận Văn Định vị toàn cầu GPS

Công nghệ ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu GPS đã được đưa vào sản xuất ở Việt Nam từ năm 1MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
MỞ ĐẦU 3
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GPS 4
I.1 GIỚI THIỆU CHUNG: 4
I.1.1 Phần điều khiển (Control Segment): 4
I.1.2. Phần không gian (Space Segment): 4
I.1.2.1 Chòm vệ tinh GPS: 4
I.1.2.2 Cấu trúc tín hiệu GPS 4
I.1.3. Phần sử dụng (User Segment): 5
I.1.3.1 Các bộ phận của một thiết bị GPS trong phần sử dụng. 5
I.1.3.2 Những bộ phận chính của máy thu GPS. 5
I.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG GPS: 6
I.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH VỊ BẰNG HỆ THỐNG GPS 7
I.3.1 Phép định vị tĩnh và định vị động. 7
I.3.2 Phép định vị tương đối. 7
I.3.3 Phép định vị nhiều máy thu. 8
I.3.4 Phép định vị động tương đối 8
I.3.5 Cấu hình hình học GPS và độ chính xác. 8
I.3.6 Độ suy giảm chính xác. 9
I.4. CÁC NGUỒN SAI SỐ TRONG KẾT QUẢ ĐO GPS 9
I.4.1 Sai số do đồng hồ. 9
I.4.2 Sai số do quĩ đạo vệ tinh 9
I.4.3 Sai số do tầng điện ly và tầng đối lưu 9
I.4.4 Sai số do nhiễu tín hiệu: 9
I.5 CÁC ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GPS 10
1.5.1 Các ứng dụng trong trắc địa và bản đồ mặt đất 10
I.5.2 Các ứng dụng trong giao thông và thông tin trên mặt đất 10
I.5.3 Các ứng dụng trong trắc địa và bản đồ trên biển: 10
I.5.4 Các ứng dụng trong giao thông và hải dương học trên biển 11
I.5.5 Các ứng dụng trong trắc địa và bản đồ hàng không 11
I.5.6 Ứng dụng trong giao thông hàng không 11
I.5.7 Các ứng dụng trong thám hiểm không gian 11
I.5.8 Các ứng dụng trong việc nghỉ ngơi giải trí. 11
I.5.9 Các ứng dụng trong quân đội 11
I.6 SỰ PHÁT TRIỂN CỦA CÔNG NGHỆ GPS ĐO TĨNH TRONG GIAI ĐOẠN 1990 ĐẾN NAY 12
I.6.1 Nâng cao độ chính xác đo tĩnh thông qua các biện pháp hạn chế sai số đo: 12
I.6.2 Nâng cao độ chính xác tính toán nhờ các thuật toán mới: 13
I.6.3 Nâng cao khả năng công nghệ của GPS: 13
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT KỸ THUẬT ĐO 14
II.1 ĐỒ HÌNH VỆ TINH VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA MÔI TRƯỜNG. 14
II.2 ĐỒ HÌNH LƯỚI TRẮC ĐỊA ĐO BẰNG CÔNG NGHỆ GPS. 14
II.3 ĐO GPS. 16
II.4 XỬ LÝ KHÁI LƯỢC CÁC TRỊ ĐO GPS (TÍNH BASELINES) 17
II.4.1 Nguyên lý tính cạnh (tính baselines) 17
II.4.2 Phần mềm tính khái lược (tính cạnh) 18
II.5 BÌNH SAI LƯỚI TRẮC ĐỊA ĐO BẰNG CÔNG NGHỆ GPS. 20
II.6 VẤN ĐỀ XÁC ĐỊNH ĐỘ CAO ĐO BẰNG CÔNG NGHỆ GPS. 21
CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ ĐO VÀ XỬ LÝ TÍNH TOÁN BÌNH SAI KẾT QUẢ ĐO GPS ĐỂ THÀNH LẬP CÁC MẠNG LƯỚI TRẮC ĐỊA 23
(Theo công nghệ GPS của hãng Trimble Navigation) 23
TÀI LIỆU THAM KHẢO 27



MỞ ĐẦU

. Trên cơ sở sử dụng 3 máy thu GPS của hãng TRIMBLE loại 1 tần số 4000-ST, Liên hiệp KHSX Trắc địa bản đồ thuộc Cục Đo đạc và bản đồ Nhà nước lúc đó đã gấp rút thử nghiệm để đưa vào sản xuất, nhằm đáp ứng yêu cầu xây dựng các mạng lưới toạ độ nhà nước ở những khu vực khó khăn nhất của đất nước, mà bằng công nghệ truyền thống (phương pháp tam giác, đường chuyền) không có khả năng thực hiện, hoặc phải chi phí rất lớn và trong thời gian dài mới thực hiện được. Trong những năm 1991 đến 1994, theo kế hoạch nhiệm vụ do Cục Đo đạc và bản đồ Nhà nước giao, Liên hiệp KHSX Trắc địa bản đồ đã xây dựng thành công các mạng lưới toạ độ nhà nước hạng II ở khu vực Minh Hải, Sông Bé và Tây Nguyên, đồng thời đã xây dựng thành công mạng lưới trắc địa biển nối các đảo và quần đảo xa ( kể cả Trường Sa ) với mạng lưới toạ độ nhà nước trên đất liền.
Từ đó đến nay, việc ứng dụng công nghệ GPS đã có những bước phát triển rất lớn. Từ chỗ chỉ có 3 máy thu GPS 1 tần số của hãng TRIMBLE, đến nay ở Việt Nam đã có trên 82 máy thu GPS các loại của các hãng khác nhau, từ máy thu đặt trên máy bay, máy thu 2 tần số, máy đo động đến máy có độ chính xác trung bình ( GEO EXPLORER ) để đo khống chế ảnh. Các lĩnh vực ứng dụng công nghệ GPS hiện nay cũng rất đa dạng, từ ứng dụng để xây dựng các mạng lưới toạ độ nhà nước, độ chính xác cao, khoảng cách lớn; ứng dụng trong dẫn đường và xác định toạ độ tâm chính ảnh khi bay chụp ảnh bằng máy bay; xây dựng các mạng lưới toạ độ, độ cao địa chính cấp 1; dẫn đường và xác định toạ độ đo vẽ bản đồ địa hình đáy biển; đo toạ độ, độ cao các điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp; đo toạ độ độ cao các mốc quốc giới; xây dựng các mạng lưới công trình v.v . Các phần mềm để xử lý tính toán bình sai các trị đo GPS cũng đa dạng, chủ yếu là các phần mềm kèm theo máy thu, như TRIMVEC, TRIMVEC PLUS, TRIMNET, TRIMNET PLUS, GPSURVEY, PHASE PROCESSOR, GEOMATIC OFFICE (hãng TRIMBLE); GPPS (ASHTECH), v.v . và 1 phần mềm bình sai lưới GPS do Liên hiệp KHSX Trắc địa bản đồ xây dựng.
Qua kết quả nghiên cứu và trực tiếp tham gia đo và xử lý, tính toán kết quả đo GPS chúng tôi biên soạn tập tài liệu này để đồng nghiệp tham khảo. Tập tài liệu gồm 3 chương sau đây:
Chương 1: Giới thiệu hệ thống định vị toàn cầu GPS.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết kỹ thuật đo và xử lý tính toán bình sai kết quả đo GPS.
Chương 3: Quy trình công nghệ đo và xử lý tính toán bình sai kết quả đo GPS để thành lập các mạng lưới trắc địa (thiết bị công nghệ GPS của Hãng Trimble Navigation)