Luận Văn Nghiên cứu hệ thống dẫn đường vệ tinh NAVSTAR

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 6
CÁC TỪ VIẾT TẮT 8
CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CÁC HỆ THỐNG DẪN ĐƯỜNG VỆ TINH 9
1.1 Khái quát chung 9
1.2 Các hệ thống dẫn đường vệ tinh trên thế giới 11
1.2.1 Cơ sở chung về lý thuyết dẫn đường 11
1.2.2 Hệ thống dẫn đường vệ tinh NAVSTAR 12
1.2.3 Hệ thống Glonass 21
1.2.4 Hệ thống vệ tinh dẫn đường dân dụng bao phủ INMARSAT 24
1.3 Các hệ tọa độ sử dụng trong dẫn đường vệ tinh 26
1.3.1 Hệ tọa độ địa lý OzXdYdZd 26
1.3.2 Hệ tọa độ chuẩn địa tâm 27
1.3.3 Hệ tọa độ GPS 28
1.3.4 Hệ toạ độ địa lý cục bộ ENU 30
1.4 Hệ thời gian 30
1.4.1 Giờ GPS 30
1.4.2 Giờ UTC 31
1.5 Lịch vệ tinh 33
1.6 So sánh giữa hai hệ thống và giải pháp lựa chọn 33
1.6.1 So sánh 33
1.6.2 Giải pháp lựa chọn của thế giới và Việt Nam 35
CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG DẪN ĐƯỜNG VỆ TINH NAVSTAR 37
2.1 Nguyên lý dẫn đường của hệ thống dẫn đường vệ tinh NAVSTAR 37
2.2 Xác định khoảng cách giả để định vị trong phương pháp dẫn đường 38
2.2.1 Định nghĩa khoảng cách giả 38
2.2.2 Xác định vị trí từ các khoảng cách giả 40
2.3 Định vị tương đối thời gian thực GPS 43
2.4 Tín hiệu dẫn đường từ vệ tinh trong hệ thống GPS 44
2.4.1 Cấu trúc tín hiệu 44
2.4.2 Tính chất và thành phần của tín hiệu GPS 47
2.5 Cấu trúc máy thu GPS 61
2.5.1 Lọc và khuếch đại tín hiệu cao tần 61
2.5.2 Đổi tần và khuếch đại trung tần 62
2.5.3 Số hoá tín hiệu GPS 64
2.5.4 Xử lý tín hiệu băng cơ sở 65
2.6 Độ chính xác của hệ thống GPS và các lỗi đường truyền 67
2.6.1 Độ chính xác của GPS 67
2.6.2 Sai số phần vệ tinh và phần điều khiển 68
2.6.3 Sai số thời gian phát truyền 68
CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM KHAI THÁC HỆ THỐNG DẪN ĐƯỜNG VỆ TINH TRÊN MÁY BAY BOEING 777 70
3.1 Giới thiệu hệ thống dẫn đường vệ tinh trên máy bay Boeing 777 70
3.2 Máy thu tín hiệu vệ tinh GPS trên máy bay Boeing 777 71
3.2.1 Sơ đồ khối máy thu GPS trên Boeing 777 71
3.2.2 Nguyên lý làm việc hệ thống GPS trên máy bay Boeing 777 72
3.3 Chức năng các khối trong hệ thống GPS trên máy bay Boeing 777 75
3.3.1 Chức năng khối thu nhận đa phương thức MMR 75
3.3.2 Khối nguồn và anten GPS 80
3.3.3 Hệ thống hiển thị 81
3.3.4 Khối dữ liệu không khí và dẫn đường quán tính ADIRU 84
3.3.5 Hệ thống cảnh báo gần mặt đất GPWC 86
3.3.6 Hệ thống tính toán và quản lý chuyến bay FMCF 86
3.4 Công tác kiểm tra tại mặt đất 87
3.5 Công tác bảo dưỡng cho hệ thống GPS trên máy bay Boeing 777 88
3.5.1 Kiểm tra và hiệu chỉnh hệ thống GPS trên Boeing 777 88
3.5.2 Tháo lắp anten GPS 88
KẾT LUẬN 89
TÀI LIỆU THAM KHẢO 90

LỜI NÓI ĐẦU

Nhằm đáp ứng cho các mục đích dẫn đường cũng như xác định vị trí một cách chính xác, nhanh chóng và thuận tiện, một số quốc gia và tổ chức quốc tế trên thế giới đã xây dựng nên các hệ thống định vị dẫn đường có độ chính xác cao để thay thế cho các phương pháp định vị dẫn đường truyền thống. Đó chính là hệ thống NAVSTAR-GPS, hay còn gọi là hệ thống GPS. Đây là một hệ thống định vị dẫn đường toàn cầu được Bộ Quốc Phòng Mỹ xây dựng và phát triển vào năm 1973 và được hoàn thiện vào năm 1994, một mặt đáp ứng cho các mục đích quân sự và một mặt nhằm mục đích thương mại.
Bên cạnh đó, người Nga cũng tự xây dựng một hệ thống định vị dẫn đường toàn cầu nhằm đáp ứng cho các mục đích quân sự cũng như thương mại của mình để cạnh tranh với hệ thống GPS của Mỹ, đó chính là hệ thống định vị dẫn đường toàn cầu GLONASS. Hệ thống này được xây dựng và phát triển vào năm 1988 do 3 cơ quan của Nga hợp tác với nhau là Scientific/Production Group on Applied Mechanics ở Krasnoyarsk chịu trách nhiệm chế tạo vệ tinh, Scientific/Production Group on Space Device Engineering ở Moscow chịu trách nhiệm chế tạo các thiết bị đo đạc dẫn đường vệ tinh, trạm điều khiển, trạm theo dõi, các máy thu người sử dụng và Russian Institute of Radionavigation and Time ở St. Petersburg chịu trách nhiệm thiết lập hệ đồng bộ cho GLONASS các tiêu chuẩn tần số / thời gian ở mặt đất và trên vệ tinh cũng như các kiểu máy thu người sử dụng.
Về cơ bản thì nguyên lý hoạt động và cấu trúc của hai hệ thống GPS và GLONASS là giống nhau, tuy nhiên cũng có những khác nhau sẽ được đề cập chi tiết trong phần nội dung của đồ án.
Vì sự khủng hoảng kinh tế cho nên người Nga đã gặp phải những khó khăn khi hoàn thiện hệ thống GLONASS; hơn nữa, vì tính kinh tế khi sử dụng hệ thống cũng như một số tính năng vượt trội của hệ thống GPS nên hiện nay hệ thống GPS được sử dụng rộng rãi và phổ biến hơn.
Vì vậy, nội dung đồ án sẽ đi sâu vào khai thác dựa trên cơ sở hệ thống NAVSTAR - GPS của Mỹ.
Với thời gian có hạn cũng như là hạn chế về tài liệu, vì tài liệu về lĩnh vực này rất khó tiếp cận do việc phổ biến sử dụng hệ thống GPS ở Việt Nam còn hạn chế cũng như tính độc quyền và bí mật công nghệ của các nước tư bản, do đó việc khai thác hệ thống gặp rất nhiều khó khăn và không thể đề cập được đầy đủ một cách chi tiết. Tuy nhiên, bằng nỗ lực bản thân, học viên cũng đã đáp ứng được phần lớn các yêu cầu của đồ án đề ra, mặc dù không thể không có những thiếu sót.
Nội dung của đồ án bao gồm 3 chương như sau:
Chương 1: Khái quát chung về các hệ thống dẫn đường vệ tinh quốc tế
Chương 2: Nguyên lý làm việc của hệ thống dẫn đường vệ tinh NAVSTAR
Chương 3: Đặc điểm khai thác hệ thống dẫn đường vệ tinh trên máy bay Boeing 777