Kỹ thuật định vị sai SGPS

KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ VI SAI SGPS
LỜI NÓI ĐẦU 3
1: GPS LÀ GÌ ? 4
2: CÁC THÀNH PHẦN CỦA GPS 4
3: GPS CÓ THỂ ĐO NHỮNG GÌ 10
12
4: CÁC KIỂU ĐỊNH VỊ GPS 12
II: KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ VI SAI DGPS 16
1:Cơ sở lý thuyết 16
2: Nguyên lý đo DGPS 19
3. Định dạng format số liệu 23
3.3. Các loại thông báo (Massage Type) 25
3.3.1 Loại thông báo 1 (Massage Type 1). Cải chính phân sai DGPS (Diferrentinal GPS Corections).
25
3.3.2. Thông báo 2 (Massage Type 2) Delta Differential GPS Correction 28
3.3.3. Thông báo 3 (Massage Type 3). Thông báo của trạm Refrence 31
3.3.4. Thông báo 5 (Message Type 5) là chum vệ tinh khỏe (Constellation heath) 32
3.3.5. Thông báo 16 (Message Type 16) thông báo đặc biệt 32
4. CÁC PHƯỜN PHÁP ĐO DGPS 33
4.1. Kỹ Thuật MSK – DGPS với các trạm Beacon 33
4.1.1 Yêu cầu chung của một trạm Beacon control là: 33
4.1.2. Hệ thống antena bao gồm các phần chinh sau: 35
4.2. Các chức năng báo động và thông báo (Alams and massage) của RSIM 39
4.3. Phương pháp DGPS diện rộng (Wide area Differential GPS – WADGPS) 40
4.4. Kỹ thuật DGPS truyền thông giải tần số cao UHF hoặc VHF 42
4.5. Các nguồn sai số tác động đến độ chính xác DGPS 49
4.5.1. Sai số S/A (Selectice Availalility) 49
4.5.2. Sự trể do ảnh hưởng của chiết xuất của tầng ion trong khí quyển 50
4.5.3. Sự trể tín hiệu do ảnh hưởng chiết quang của tầng đố lưu 50
4.5.4. Sai số quỷ đạo vệ tinh 50
4.5.5 Sai số về đồng hồ vệ tinh 51

4.5.6 Sai số của đồng hồ máy thu GPS 51
4.5.7 Sai số do ảnh hưởng của hiện tượng đa tuyến 51
4.5.8 Độ chính xác do ảnh hưởng của đồng hồ vệ tinh 51
4.6. Một số thiết bị ứng dụng công nghệ DGPS ở Việt Nam 53
4.6.1. Thiết bị đồng bộ DGPS sủ dụng tần số cao VHF hay UHF 53
4.6.2. Cấu trúc và tính năng kỹ thuật các thiết bị dung trong công nghệ cải chính DGPS giải tần số
cao 54
III. MỘT SỐ Ý KIẾN KIẾM NGHỊ ĐỂ THÀNH LẬP MẠNG DGPS Ở VIỆT NAM 56
1: Những lợi ích và ứng dụng của mạng DGPS ở VIệt Nam 56
1.1 Đạo hàng 57
1.2 Thời gian chính xác 57
1.3 Lập bản đồ địa hình 57
1.4 Đối với mục đích quân sự 57
1.5 Nghiên cức khoa học 58
2: Một số ý kiến kiến nghị để thiết lập mạng DGPS ở Việt Nam 58
2.2: Đặc điểm địa hình và hoạt động 58
2.3:Trước tiên ta có thể xem xét lợi ích của GPS và DGPS trên cơ sở đặc điểm địa hình đất nước 58
KẾT LUẬN 61
Page 1 of 63
KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ VI SAI SGPS
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1: Các thành phần cơ bản của hệ thống GPS
Hình 2: Vệ tinh GPS
HÌnh 3: Cấu trúc tín hiệu GPS
Hình 4: Các trạm điều khiển GPS
Hình 5: Máy thu GPS trong kỷ thuật đo RTK trong khi đo địa hình trên bờ
Hình 6: Kỹ thuật do trùng để giải mã tín hiệu từ vệ tinh
Hình 7: Kỹ thuật giải đa trị tại các máy thu
Hình 8: Một số nguồn sai số ảnh hưởng đến độ chính xác GPS
Hình 9: Kỹ thuật định vị tương đối

Hình 10: Kỹ thuật định vị tương đối
Hình 11: Differential Global Positioning System
Page 2 of 63
KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ VI SAI SGPS
LỜI NÓI ĐẦU
Phương pháp định vị dùng để xác điịnh vị trí, đo đạc, dẫn đường…là
vấn đề rất cần thiết đối với hằng hải, quân sự cũng như các hoạt động kinh tế
văn hóa xã hội. Đi đôi với sự phất triển khoa học kỹ thuật, thì các phương
pháp định vị cũng phát triển từ thô sơ đến hiện đại. Bắt đầu từ kính lục phân,
la bàn, các bảng về sao. Sau đó là áp dụng sóng vô tuyến để định vị như hệ
thống dẫn đường radio, transit… và cho đến khi kỹ thuật phóng vệ tinh nhân
tạo được phát triển (Đầu những năm 1960) thì phương pháp định vị toàn cầu
được thực hiện. Hệ thống định vị toàn cầu GPS ra đời, nó khắc phục được
những nhược điểm của các phương pháp định vị trước đó như: Độ chính xác
cao, hoạt động theo chương trình phần mềm đã được lập trình sẵn, để sử dụng
và bảo dưỡng thiết bị đắc biệt các chế độ làm việc luôn đảm bảo, các thiết bị
làm việc ổn định 24/24 giờ do máy có cấu tạo đặc biệt.
Mặc dù hệ thống định vị GPS có những ưu điểm trên nhưng nó vẫn có
những nhân tố ảnh hưởng đén việc định vị và dẫn đường thí dụ như: các sai số
do sự tán sắc và khúc xạ trong tàng điện ly, trong quá trình truyền sóng, sai số
đồng hồ vệ tinh và đồng hồ máy thu GPS … mà vị trí định vi GPS có thể bị
sai lệch. Để khắc phục và đáp ướng yêu cầu đòi hỏi ngày càng cao vầ độ
chính xác và phạm vi ứng dụng của phương pháp định vị thì phải ứng dụng
các công nghệ tiên tiên có kỹ thuật cao. Người ta đã đưa ra kỹ thuật DGPS là
một kỹ thuật hiện đại được sử dụng rộng rãi. Việc ứng dụng công nghệ đúng
hướng và có hiệu quả cao trước tiên phải nghiên cứu hiểu rõ bản chất của
công nghệ đó trên cơ sở hiểu biêt và làm chủ nó.
Xuất phát từ những lí do trên nhóm nghiên cứu đề tài “Kỹ thuật định
vị vi sai DGPS” nhằm mục đích nắm vững lý thuyết thực hành ứng dụng
công nghệ DGPS đã và đang được triển khai rộng rãi trên thế giới và khu vực

Đong Nam Á và đang sử dụng rộng rãi ở nước ta.
Page 3 of 63
KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ VI SAI SGPS
Trong quá trình làm đề tài này do kiến thức còn hạn chế nên có gì sai
sót mong thầy góp ý. Nhóm xin chân thành cảm ơn !
I:TỔNG QUAN VỀ GPS
1: GPS LÀ GÌ ?
NASTAR Global Positioning System (GPS) là hệ thống định vị dựa vào
các vệ tinh. Nó có nhiều ưu điểm sau:
· Độ chính xác định vị cao, từ decamet đến milimet
· Có sẵn cho người sử dụng bất cứ đâu trên trái đất
· Hoạt động liên tục 24h/ngày, trong mọi điều kiện thời tiết
GPS trước tiên là một hệ thống hàng hải phục vụ cho mục đích quân sự. Nó
được thiết kế, hỗ trợ tài chính, khai thác và điều khiển bởi Bộ quốc phòng
Mỹ. Tuy nhiên GPS được cung cấp miễn phí cho người sử dụng dân sự ở một
mức độ giới hạn.
GPS được thiết kế để thay thế cho hệ thống vệ tinh Doppler TRANSIT đã
phục vụ tốt cho cộng đồng trắc địa và hàng hải trên 20 năm. Việc xây dựng
thành công GPS là nhờ vào những thành tựu khoa học và kỹ thuật sau:
· Độ tin cậy cao của hệ thống không gian
· Công nghệ đồng hồ nguyên tử độ chính xác cao
· Khả năng xác định và theo dõi vệ tinh một cách chính xác
· Công nghệ VLSI và quang phổ rộng
2: CÁC THÀNH PHẦN CỦA GPS
Hệ thống GPS được chia làm 3 mảng:
· Mảng không gian: bao gồm các vệ tinh, chúng truyền những tín hiệu cần
thiết cho hệ tống hoạt động
Page 4 of 63
KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ VI SAI SGPS
· Mảng điều khiển: Các tiện ích trên mặt đất thực hiện nhiệm vụ theo dõi

vệ tinh, tính toán quỹ đạo cần thiết cho sự quản lý mảng không gian
· Mảng người sử dụng: toàn thể các thiết bị thu và kỹ thuật tính toán để
cung cấp cho người sử dụng thông tin về vị trí
Hình 1. Các thành phần cơ bản của hệ thống GPS

MẢNG KHÔNG GIAN
Các chức năng chính của vệ tinh bao gồm:
· Thu nhận và lưu trữ dữ liệu được truyền từ mảng điều khiển
· Cung cấp thời gian chính xác bằng các chuẩn tần số nguyên tử đặt trên
vệ tinh
· Truyền thông tin và tín hiệu đến người sử dụng trên một hay hai tần số
Page 5 of 63
KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ VI SAI SGPS
Hình 2. Vệ tinh GPS
Các thế hệ vệ tinh GPS được đánh số Block I, II, IIA, IIR và IIF. Thế hệ vệ
tinh đầu tiên là Block I được xây dựng bởi Rockwell International
Corporation, nặng khoảng 800kg và tuổi thọ khoảng 5 năm. Block II và IIA
cũng do công ty này xây dựng nhưng nặng đến 900 kg. Tuổi thọ của chúng
khoảng 7.5 năm. Sự thay thế các vệ tinh Block II/IIA bằng Block IIR bắt đầu
từ năm 1996. Những vệ tinh này công ty General Electric xây dựng. Block IIF
vẫn đang trong giai đoạn thiết kế và dự định phóng lên quĩ đạo từ năm 2005.
Hiện nay (2003) trên quĩ đạo có 26 vệ tinh Block IIA và IIR. Cấu hình quĩ
đạo như sau:
· Có 6 mặt phẳng quĩ đạo gần tròn
· Trên mỗi mặt phẳng quĩ đạo có 4 đến 5 vệ tinh
· Mặt phẳng quĩ đạo nghiêng so với xích đạo khoảng 55°
Độ cao bay trên mặt đất xấp xỉ 20.200km
Page 6 of 63
KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ VI SAI SGPS

Hình 3. Cấu trúc tín hiệu GPS
Mỗi vệ tinh truyền một tín hiệu hàng hải duy nhất trên hai tần số L1
1575.42MHz và L2 1227.60MHz. Các tín hiệu vệ tinh bao gồm:
· Hai tần số sóng mang
· Mã đo khoảng cách được điều biến vào các sóng mang
· Thông báo hàng hải chứa đựng thông tin về vị trí và đồng hồ vệ tinh
MẢNG ĐIỀU KHIỂN
Mảng điều khiển bao gồm các tiện ích cần cho việc giám sát sức khoẻ; theo
dõi, điều khiển, tính toán bản lịch vệ tinh và nạp dữ liệu lên vệ tinh. Có 5 trạm
điều khiển trên mặt đất: Hawaii, Colorado Springs, Ascension Is., Diego
Garcia và Kwajalein. Chức năng của chúng như sau:
· Tất cả 5 đều là trạm giám sát, theo dõi vệ tinh và truyền dữ liệu đến trạm
điều khiển chính.
· Trạm đặt tại Colorado Springs là trạm điều khiển chính (MSC). Tại đó
dữ liệu theo dõi được xử lý nhằm tính toạ độ và số hiệu chỉnh đồng hồ vệ
tinh.
Page 7 of 63
KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ VI SAI SGPS
Ba trạm tại Ascension, Diego Garcia và Kwajalein là các trạm nạp dữ liệu lên
vệ tinh. Dữ liệu bao gồm các bản lịch và thông tin số hiệu chỉnh đồng hồ vệ
tinh trong thông báo hàng hải.
Hình 4. Các trạm điều khiển GPS

MẢNG NGƯỜI SỬ DỤNG
Thiết bị của người sử dụng GPS là các máy thu bao gồm:
· Phần cứng (theo dõi tín hiệu và trị đo khoảng cách)
· Phần mềm (các thuật toán, giao diện người sử dụng)
· Các quá trình điều hành
Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại máy thu khác nhau về chủng loại, độ
chính xác và giá tiền. Theo cấu tạo có thể chia thành hai loại:

· Máy thu một tần số: là loại máy thu chỉ thu được tín hiệu trên 1 tần số
L1
· Máy thu hai tần số: là loại máy có thể thu đầy đủ tín hiệu trên hai tần số
Theo độ chính xác, có thể chia làm ba loại:
· Độ chính xác cao: đây là loại máy thu hai tần số đắt tiền nhất hiện nay
được dùng trong trắc địa. Thiết bị phần cứng phức tạp nên việc sử dụng
Page 8 of 63
KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ VI SAI SGPS
khó khăn. Ví dụ như Trimble 4800, Topcon Legacy, Topcon Hiper Series,
Topcon GB-500, Topcon GB-1000, Leica system 500,vv…
· Độ chính xác trung bình: đây là loại máy thu một tần số, có cấu tạo đơn
giản dễ mang vác và dễ sử dụng cho thu thập dữ liệu phục vụ bản đồ và
GIS. Ví dụ như Trimble Geo-explorer XT, Ashtech Reliance
· Độ chính xác thấp: cũng là loại máy thu một tần số nhưng có cấu tạo
gọn nhẹ nhất (thường là máy thu cầm tay) và rẻ tiền nhất thường được
dùng cho các mục đích định vị hàng hải, du lịch, … Ví dụ Lowrance 200,
Garmin III+, Magenlan
Hình 5. Máy thu GPS Topcon GB-1000 trong kỹ thuật đo RTK khi đo địa hình
trên bờ
Page 9 of 63
KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ VI SAI SGPS
3: GPS CÓ THỂ ĐO NHỮNG GÌ
Các máy thu GPS cung cấp các trị đo là khoảng cách từ máy thu đến vệ
tinh. Tuy nhiên các trị đo này bao gồm hai loại sau:
 Giả cự ly (pseudo-range): là trị đo dựa trên nguyên tắc đo xung
với xung là mã P hay mã C/A. Đặc điểm của trị đo này là độ chính xác
thấp (0.3 m cho mã P và 3m cho C/A) nhưng nó thể hiện trực tiếp
khoảng cách hình học từ máy thu đến vệ tinh. Vì mã đo khoảng cách P
được truyền trên hai tần số L1 và L2 nên tương ứng cho hai trị đo P1 và
P2. Trong khi đó mã C/A chỉ hiện diện trên L1 nên chỉ có trị đo duy nhất

C1.
Hình 6. Kỹ thuật so trùng để giải mã tín hiệu từ vệ tinh

Page 10 of 63
KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ VI SAI SGPS
 Trị đo pha: bước sóng của các sóng mang rất ngắn – xấp xỉ 19cm
cho L1 và 24 cm cho L2. Giả sử rằng độ phân giải của trị đo khoảng 1-2%
bước sóng thì pha sóng mang có thể được đo đến mức độ milimét. Không
may mắn là trị đo này vẫn còn thiếu số nguyên chu kỳ pha để có thể chuyển
thành khoảng cách từ máy thu đến vệ tinh. Vì vậy để xử lý trị đo này cần có
những phần mềm chuyên dụng cho mục đích trắc địa.
Hình 7. Kỹ thuật giải đa trị tại các máy thu

Như vậy một máy thu một tần sẽ thu được 3 trị đo là C1, P1 và L1. Trong khi
máy thu hai tần sẽ cung cấp đến 7 loại trị đo: C1, P1, L1, P2, D1, D2 và L2.
Các trị đo trên không chỉ chứa sai số đo của máy thu vì khi tín hiệu đi từ vệ
tinh đến máy thu nó bị ảnh hưởng nặng nề do đồng hồ của vệ tinh và máy thu
bị sai, tín hiệu bị trễ ở tầng điện ly, đường lan truyền của tín hiệu trong khí
quyển bị bẻ cong do chiết suất của không khí không đều, … Ảnh hưởng tổng
hợp của những nguồn sai số này có thể làm cho các trị đo sai đến hàng trăm
km. Vì vậy để đòi hỏi độ chính xác định cỡ vài chục mét, những nguồn sai số
phải được khắc phục và loại trừ trong xử lý.
Page 11 of 63
KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ VI SAI SGPS
Hình 8. Một số nguồn sai số ảnh hưởng đến độ chính xác GPS

4: CÁC KIỂU ĐỊNH VỊ GPS
Độ chính xác định vị GPS không những chỉ phụ thuộc vào loại trị đo dùng
trong xử lý mà còn phụ thuộc đáng kể vào kiểu định vị
ĐỊNH VỊ TUYỆT ĐỐI

Còn được gọi là định vị điểm đơn. Trong kiểu này các trị đo được dùng là giả
cự ly.
Page 12 of 63
KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ VI SAI SGPS
Hình 9. Kỹ thuật định vị tuyệt đối

Giả sử toạ độ vệ tinh đã biết ( ), véc tỏ từ máy thu đến vệ tinh đo được là , thì
toạ độ của máy thu ( ) có thể xác định được. Tuy nhiên trong thực tế chúng ta
không đo được mà chỉ đo được khoảng cách r. Do đó cần ít nhất 3 vệ tinh
khác nhau mới giải ra được toạ độ máy thu. Ngoài ra do đồng hồ của máy thu
luôn có sai số nên phát sinh thêm một ẩn số nữa và do vậy cần có từ 4 vệ tinh
trở lên.
Page 13 of 63
KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ VI SAI SGPS
Trị đo giả cự ly chứa nhiều sai số dẫn đến toạ độ của máy thu có thể sai từ vài
mét đến vài chục mét.

ĐỊNH VỊ TƯƠNG ĐỐI
Hầu hết các nguồn sai số trong trị đo khoảng cách có thể được khủ
hoặc giảm đi đáng kể trong trị đo hiệu giữa hai máy thu và/ hoặc hai vệ tinh.
Tuy nhiên để làm điều đó cần phải có ít nhất hai máy thu đồng thời quan trắc
một số lượng vệ tinh chung. Kết quả xử lý cho ta hiệu tọa độ giữa hai điểm
đặt máy thu (còn gọi là baseline vector).
Hình 10. Kỹ thuật định vị tương đối

ĐỊNH VỊ ĐỘNG
Nếu trường hợp máy thu không đứng yên mà chuyển động liên tục thì
ta gọi đó là định vị động. Định vị động có độ chính xác kém hơn định vị tĩnh
(trường hợp máy thu đứng yên) nhưng có rất nhiều ứng dụng trong thực tế
như quản lý, điều khiển các đối tượng động tàu, xe, vv Định vị động cũng

có hai kiểu: tuyệt đối và tương đối. Kiểu tương đối được ưa chuộng hơn vì độ
chính xác tốt hơn. Trong trường hợp này, một máy thu được đặt cố định tại
Page 14 of 63
KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ VI SAI SGPS
một điểm đã biết tọa độ (gọi là base receiver hay reference station), máy thu
thứ hai gắn trên các đối tượng động (gọi là rove receiver hay mobile station).
Nếu trạm tĩnh có trang bị thêm bộ phận phát radio để phát các thông tin (bao
gồm vị trí trạm tĩnh và các số hiệu chỉnh khác) về phía trạm động để trạm này
giải ra ngay tọa độ của mình thì ta gọi đây là kiểu định vị động thời gian thực
(real-time kinematic – RTK).

ĐỊNH CHÍNH XÁC ĐỊNH VỊ GPS
Độ chính xác định vị GPS theo trên phụ thuộc rất nhiều yếu tố. Tuy
nhiên nếu chỉ dựa vào kiểu định vị và loại trị đo dùng trong xử lý, ta có thể
tóm tắt trong bảng sau :
Page 15 of 63
KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ VI SAI SGPS
II: KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ VI SAI DGPS
1:Cơ sở lý thuyết
DGPS là viết tắt của từ Differential Global Positioning System nghĩa là
hệ thống định vị vi phân toàn cầu.
GPS vi phân (DGPS - Differential GPS) là một kỹ thuật nhằm giảm sai
lỗi trong khi định vị bằng cách thu thêm tín hiệu được phát ra từ một
trạm chuẩn đặt ở một vị trí biết trước. Khi trạm chuẩn thu được tín hiệu
từ vệ tinh, nó sẽ tự động tính toán vị trí và thời gian theo tín hiệu vệ
tinh. Vị trí và thời gian này được so sánh với vị trí và thời gian thực, từ
đó biết được sai lệch do môi trường truyền sóng và sai lệch do hiệu ứng
rào chắn SA. Sau đó, sai lệch này được chuyển thành thông tin hiệu
chỉnh đưa đến máy thu này với độ chính xác cao hơn GPS thông
thường.

Page 16 of 63
KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ VI SAI SGPS
Có hai loại GPS vi phân: GPS cục bộ (LADGPS - Local Area
Differential GPS) và GPS diện rộng (WADGPS - Wide Area
Differential GPS).
+ GPS cục bộ là GPS vi phân có máy thu GPS nhận thông tin hiệu
chỉnh tựa cự ly và pha sóng mang từ một trạm chuẩn được đặt trong
tầm nhìn thẳng. Chính vì đặc điểm hạn chế này nên máy thu GPS chỉ
có thể thu tín hiệu khi ở trong khu vực gần trạm chuẩn, do đó phương
thức này có tên gọi là GPS cục bộ. Thông tin hiệu chỉnh bao gồm: hiệu
chỉnh quỹ đạo thu được từ vệ tinh, lỗi đồng hồ (có kể thêm hiệu ứng
rào chắn SA) và trễ truyền sóng.
+ GPS diện rộng sử dụng một mạng lưới các trạm chuẩn được phân bố
ở một vùng rộng lớn. Nhờ hệ thống này người ta có thể xác định riêng
rẽ từng lỗi như: lỗi đồng hồ, trễ truyền sóng, lỗi quỹ đạo. Những thông
này sẽ được tính toán và gửi đến cho máy thu GPS thông qua các vệ
tinh viễn thông hay mạng thông tin di động mặt đất.
Phương pháp DGPS là phương pháp định vị động tuyệt đối thời gian
thực dung ít nhất 2 máy thu GPS, mỗi máy thu GPS được kết nối với
một bộ thu phát tín hiệu bằng sóng vô tuyến thường gọi là radio link.
Trong đó:
• Máy thu được đặt tại điểm đã biết tọa độ (gọi là trạm cơ sở
hay base sitation hay reference sation). Máy thu này được kết
nối với một máy phát vô tuyến.
• Máy thu thứ 2 được đặt trên các phương tiện di chuyển như:
tàu, xe,…. Máy thu này được kết nối với một máy thu vô
tuyến.
DGPS là phương pháp kiểm tra tín hiệu vệ tinh GPS và cung cấp số cải
chính phân sai cho máy thu GPS (máy động) nhằm nâng cao độ chính xác
định vị. Bảng sau cho thấy sự ảnh hưởng của các nguồn sai số đến kết quả

định vị.
Page 17 of 63
KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ VI SAI SGPS
Nguồn sai số Đo GPS tuyệt đối (m) Đo DGPS (m)
Đồng hồ vệ tinh 3.0 0
Sai số quĩ đạo 2.7 0
Tầng ion 8.2 0.4
Tầng đối lưu 1.8 0.2
Đồng hồ máy thu 0.3 0.3
Đa tuyến 0.6 0.6
Việc cải chính phân sai có thể tiến hành theo hai phương pháp sau đây:
- Phương pháp cải chính toạ độ: Theo phương pháp này số cải chính phân sai
là hiệu số toạ độ (hiệu kinh độ, vĩ độ và độ cao:B, Lvà H) đã biết và toạ độ
tính được theo trị đo GPS tại trạm Base.
- Phương pháp cải chính cự ly: Số cải chính phân sai là hiệu khoảng cách thật
từ vệ tinh tới tâm điểm anten của máy thu GPS tại trạm Base và khoảng
cách tính được từ các trị đo tại trạm Base tới các vệ tinh.
Tuỳ theo thời điểm cải chính (cải chính toạ độ hoặc cải chính cự ly), có 2
phương pháp đo DGPS như sau:
- Phương pháp DGPS xử lý sau (Post processed):
Theo phương pháp này, số liệu đồng thời thu tín hiệu các vệ tinh giống nhau,
trong cùng một khoảng thời gian tại trạm Base và trạm Rover được lưu lại và
số cải chính phân sai cùng với toạ độ đã được cải chính của trạm Rover chỉ có
được sau khi xử lý số liệu đo thực địa trong phòng.
- Phương pháp DGPS thời gian thực (Realtime DGPS):
Theo phương pháp này, tại trạm Base số cải chính phân sai liên tục được tính
toán và được truyền tới các máy Rover thông qua các thiết bị truyền thông.
Các máy thu DPS Rover đồng thời thu tín hiệu từ vệ tinh GPS và tín hiệu cải
chính phân sai phát từ trạm Base để tính ra toạ độ chính xác (đã được cải
chính phân sai).

Page 18 of 63
KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ VI SAI SGPS
Hình 11: Differential Global Positioning System
2: Nguyên lý đo DGPS
1. Đặt máy thu trên một điểm đã biết tọa độ chính xác, thu tín hiệu từ
các vệ tinh GPS và tính ra các số cải chính ohaan sai. Máy thu này được gọi là
Base.
2. Các máy thu ứng dụng gọi là máy Rover, thu tín hiệu GPS đồng thời
ở máy Base, cải chính vòa các trị đo được tính từ áy Rover để tính ra tọa độ
chính xác của máy Rover.
* Phương pháp POSITION:
Số cacir chính ohaan sai được tính dưới dangj thức đo kinh độ, vĩ độ và độ
cao (ΔB, ΔL, ΔH), bằng cách lấy hiệu số tọa độ đã biết trạm BASE vào tạo độ
được tính ra theo trị đo GPS tại trạm BASE.
*Phương pháp MEASURMENT:
Số cải chính phân sai được tính ra dưới dạng cải chính chiều dài vào khoảng
cách psuedorange (ΔP), bằng cách lấy hiệu khoảng cách thật từ vệ tinh tới
tâm điểm antenna của máy thu GPS tại trạm BASE và khoảng cách
psuedorange tới các vệ tinh, tính từ trạm BASE.
Page 19 of 63
KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ VI SAI SGPS
Số cải chính phân sai tính theo phương pháp POSITION tại trạm BASE chỉ
đúng đối với trạm ROVER khi tọa độ được tại trạm BASE và tọa độ tính
được tại trạm ROVER trên cùng một chum vệ tinh GPS, chính vì vậy thông
thường người tai sử dụng phương pháp MEASURMENT.
Tùy theo cách xử lý số cải chính phân sai, có thể chia phương pháp DGPS
thành 2 loại:
• Phương pháp POST PROSESSING DGPS
Phương pháp này sử dụng phần mềm để xử lý hai files số liệu thu được
từ máy thu BASE vào ROVER, tính toán ra số cải chính phân sai và tọa

độ đã được cải chính phân sai của trạm ROVER.
Như vậy tọa độ tức thời không được tính toán tại hiện trường khi đo mà
phải tính toán trong phòng sau khi đo. Phương pháp này hiện nay ít
được sử dụng.
• Phương pháp REAL TIME DGPS
Phương pháp này sử dụng phần mềm liên tục tính ra các số cải chính phân sai.
Các sso cải chính phân sai này được phát tới các máy ROVER thông qua thiết
bị truyền thông. Các máy thu GPS ROVER đồng thời thu tín hiệu từ vệ tinh
GPS và tín hiệu cải chính phân sai phát từ trạm BASE để tính ra tọa độ chính
xác (đã được cải chính phân sai).
Như vậy phương pháp POST PROSESSING, toạn độ tức thời được liên tục
tính toán ở máy ROVER tại thời điểm định vị.
Sơ đồ hoạt động của phương pháp REAL TIME DGPS:
Page 20 of 63
KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ VI SAI SGPS
Cấu hình thiết bị của phương pháp REAL TIME DGPS gồm 3 phần chính:
+ Máy thu GPS
+ Thiết bị truyền tin thu và pháp (datalink)
+ Máy thu GPS ROVER
Page 21 of 63
KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ VI SAI SGPS
Sơ đồ khối của thiết bị trạm BASE (còn gọi là trạm Reference):
Theo sơ đồ khối trên, chu trình vận hành tại trạm tĩnh như sau:
- Máy thu GPS thu các tín hiệu từ các vệ tinh và tính ra các
Pseudorange tương ứng đến các vệ tinh.
- Thiết bị phần mềm sử dụng tọa độ đã biết tại trạm tĩnh và các
Pseudorange để tính ra sso cải chính phân sai.
- Số cải chính phân sai được tính bằng dạng chuẩn bằng thiết bị Data
Formater
- Số cải chính phân sai được sóng tải (carrier) truyền vào không gian

tới trạm ROVER qua anten phát
- Để sóng tải truyền được số cải chính ohaan sai thì sóng tải được
ssieeuf chế bởi dạng tín hiệu đã được định dạng chuẩn sủa số cải
chính phân sai
Công việc này được thực hiện ở thiết bị điều chế (Modulation).
Page 22 of 63
KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ VI SAI SGPS
- Yêu cầu kỹ thuật cảu trạm tĩnh là:
+ Tọa độ chuẩn được xác định chính xác để loại bỏ tọa độ chuẩn
+ Thiết bị GPS và Correction Generatior phải chính xác để tính
chính xác sso cải chính ohaan sai và kiểm soát được số cả chính này
+ Format tín hiệu cải chính phân sai phải được định dạng chuẩn để
có tính phổ thông.
+ Phương pháp điểu chế phải đảm bảo an toàn, chính xác để truyền
được gói thông tin của số cải chính phân sai.
Nguyên lý hoạt động của trạm ROVER:
- Datalink Receiver thu được sóng mang tải số liệu cải chính phân sai
từ trạm tĩnh thông qua anten DGPS.
- Bộ tách sóng (Demodulation) tách số hiệu cải chính phân sai từ
sóng tải thu nhận được từ Datalink Receiver
- Số liệu cải chính phân sai được nhận dạng chuẩn bằng dataformater
và truyền đến thiết bị xử lý số liệu cải chính phân sai.
- Thông qua anten GPS, GPS Sensor thu nhận được tín hiệu từ các vệ
tinh GPS
- Thu tín hiệu GPS được truyền tới bộ phận xữ lý đo để tính các
Pseudorange.
- Kết hợp những số cải chính phân sai và Pseudorange tính được sẽ
tính ra tọa độ trạm ROVER đã được cải chính phân sai. Tọa độ này
được hiển thị trên màn hính và được lấy ra qua cổng Output của
máy GPS.

3. Định dạng format số liệu
Định dạng format số liệu là một vấn đề rất quan trọng trong kỹ thuật
truyền thong tin. Tất cả thong tin truyền đi trong kỹ thuật DGPS (nội dung
thông tin tổng số liệu cải chính phân sai) được truyền đi bằng một dãy các số
tự nhiên. Như vậy, nội dung thông tin phải được truyền tải đi theo một quy
luật sắp xếp của dãy số tự nhiên được truyền tải đi. Người nhận được thông
tin (các máy thu số liệu cải chính DGPS) phải được mã truyền tín hiệu đó để
Page 23 of 63
KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ VI SAI SGPS
hiểu được các thông tin nhận được. Như vậy định dạng thông tin (định dạng
format số liệu) được hiểu theo khóa mã của tín hiệu truyền tin.
DGPS là một dịch vụ công cộng. Vì vậy định dạng format số liệu cũng phải
mang tính phổ biến, công cộng để có thể ứng dụng rộng rãi trên toàn cầu.
Chuyên ban kỹ thuật 104 thuộc ủy ban kỹ thuật Radio và các dịch vụ hang hải
(RTCM-104-Radio Technical Comnission for Maritime Sercives. Special
104) đã thiết kế một chuẩn format dữ liệu cho số cải chính phân sai sử dụng
trong kỹ thuật DGPS.
Ta thường thấy các máy GPS có cài đặt Option RTCM-104, nội dung là các
máy này được cài phần mềm định dạng số liệu theo chuẩn RTCM-104.
Cấu tạo cơ bản của format định dạng số liệu chuẩn của số liệu cải chính phân
sai theo RTCM-104 được giải thích ngắn gọn như sau:
1. Nội dung của số liệu cải chính phân sai bao gồm các thông tin bằng số
(Ví dụ: số cải chính phân sai Pseudorange; tọa độ trạm Reference …v
v) và các thông ti không bằng số (Ví dụ : thông báo tình trạng vệ tinh;
tình trạng của trạm Reference; sai số của số cải chính phân sai…v v).
- Nội dung thông tin bằng số được giữ nguyên theo thông tin gốc; nội
dung thông tin không bằng số sẽ được quy định tương ứng vói các
code (được định dạng dưới dạng số).
-
- Ví dụ : sai số cải chính cạnh được code hóa như sau:

- Code Number One signal Diference
- 00 (0) <=1m
- 01 (1) >1m <4m
- 10 (2) >4m <8m
- 11 (3) >8m
2. Sau khi đã quy định code của tất cả các thông tin phi số thì toàn bộ
thông tin được gửi đi là một chuỗi số tự nhiên. Các chuội số tự nhiên này
Page 24 of 63
KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ VI SAI SGPS
được thể hiện trên các frame số liệu có độ dài 30bit. Một nội dung hay một
nội dung trong số liệu cải chính phân sai được gộp thành một dạng thông báo
(Message type). Đối với mỗi massage type sẽ có khóa mã nhận dạng frame số
liệu.
- Ví dụ : số cải chính phân sai Pseudorange được định dạng như sau:
-
- Trên sơ đồ thì Scale facto và UDRE được thể hiện bằng code, các
nội ung thông tin khác thể hiện bằng số.
3.3. Các loại thông báo (Massage Type).
Thông tin cải chính phân sai gửi đi từ trạm Beacon không đơn thuần
chỉ là số cải chính phân sai mà gồm nhiều loại thông tin khác. Để có thể định
dạng số liệu thông tin, người ta chia ra các nội dung thông tin thành các nhóm
thông báo (Massage Type) và định dạng format cho từng nhóm thông báo
này.
RTCM-104 chia các nội dung thông tin trong kỹ thuật DGPS thành 26
massage và định dạng cho 26 massage này.
Dưới đay em trình bày nội dung thông tin và định vị format cho các massage
chính, ứng dụng trong kỹ thuật DGPS.
3.3.1 Loại thông báo 1 (Massage Type 1). Cải chính phân sai DGPS
(Diferrentinal GPS Corections).
Thông báo 1 chứa nội dung chính là số cải chính phân sai tức thời được

tính và phát trạm Beacon. Số cải chính này gồm hai thành phần:
1.Số cải chính Pseudorange đôi với từng vệ tinh tính được tại trạm
Beaco và khoảng cách thật tính được từ tọa độ không gian của anten tram
Page 25 of 63