Phân tích vai trò của yếu tố thời gian trong định vị GPS. Liên hệ với đồng hồ vệ tinh và đồng hồ bộ thu GPS?

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN
BỘ MÔN THÔNG TIN ĐỊA LÝ ỨNG DỤNG
Môn: HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU

Chủ đề
Phân tích vai trò của yếu tố thời gian trong định vị GPS.
Liên hệ với đồng hồ vệ tinh và đồng hồ bộ thu GPS?
Giáo viên hướng dẫn: Ks. Nguyễn Duy Liêm
Sinh viên làm bài:
1. Nguyễn Trung Thành

12162051

2. Lê Thị Ngọc Ánh

12162007

3. Huỳnh Thanh Trúc
4. Nông Thị Định

12162075
12162070

5. Phan Dương Khang 13162036


II. Đặt vấn đề


II.Nguyên lý hoạt động của GPS

• Máy thu GPS thường bao gồm 1 angten, được điều chỉnh trùng
với tần số truyền bởi các vệ tinh GPS.
• Mỗi vệ tinh GPS sau đó truyền tín hiệu đến các máy thu GPS.
• Các tín hiệu từ các vệ tinh di chuyển với vận tốc ánh sáng đến
1 máy thu GPS ở thời gian khác nhau do khoảng cách của
chúng đến máy thu GPS là khác nhau
 những tín hiệu này là cơ sở xác định vị trí của vệ tinh và thời
gian hiện tại.


II. Nguyên lý hoạt động của GPS
• Máy thu GPS đo thời gian tín hiệu đi từ vệ tinh đến máy
thu.
• Khoảng cách tới mỗi vệ tinh GPS được xác định bằng
cách nhân vận tốc ánh sáng với thời gian.
• Biết khoảng cách của ít nhất 4 vệ tinh GPS, máy thu GPS
có thể tính toán được vị trí của nó trên mặt đất hoặc trong
không trung.
• Mỗi vệ tinh GPS được trang bị đồng hồ đo lường thời gian
rất chính xác.


III. Thời gian và GPS
Vậy vì sao yếu tố thời gian lại quan trọng ?

Vị trí người quan sát có thể xác
định bằng khoảng cách tới 4 vệ
tinh, khi biết vị trí các vệ tinh đó
vào thời điểm phát tín hiệu.
 Khoảng cách = tốc độ ánh

sáng x Thời gian
Đo thời gian trễ giữa đồng vệ tinh
& bộ thu ta có thể xác định được
khoảng cách.


III. Thời gian và GPS
III.1 Sai số do đường truyền
Khi tín hiệu GPS đi qua các hạt tích điện của tầng
điện ly (50-200km), và sau đó là hơi nước trong tầng
đối lưu (0-50km), nó sẽ chuyển động chậm hơn, tạo
nên độ trễ thời gian


III. Thời gian và GPS
III.1 Sai số do đường truyền
Vấn đề cũng có thể xảy ra
khi các tín hiệu GPS phản
xạ bởi các vật chắn lớn,
chẳng hạn như những dãy
núi cao hay tòa nhà chọc
trời, khiến máy thu nhận tín
hiệu vệ tinh xa hơn thực tế
ảnh hưởng đến việc tính
khoảng cách.


III. Thời gian và GPS
III.2 Sai số đồng hồ vệ tinh
• Sai số đồng hồ vệ tinh là sai số giữa thời gian chuẩn của hệ thống

GPS và thời gian dự đoán trong bản tin dẫn đường của vệ tinh.
• Nguyên nhân gây sai số là do :
- Hiệu ứng tương đối: theo thuyết tương đối, đồng hồ trong quỹ
đạo sẽ chạy nhanh hơn so với trên Trái Đất.
- Hiệu ứng đồng hồ trôi dạt: mỗi vệ tinh GPS được trang bị 4 đồng
hồ nguyên tử chất lượng cao (2 cesium, 2 rubidium), tuy nhiên
chúng vẫn tồn tại sai số: 8,6417,28 nano giây/ngày tương đương
2,595,18 m.


III. Thời gian và GPS
III.2 Sai số đồng hồ vệ tinh
• Như đã biết, các vệ tinh địa tĩnh truyền tín hiệu điện từ
xuống mặt đất với vận tốc ánh sáng,như vậy đồng hồ
nguyên tử của vệ tinh có sai số rất nhỏ cũng sẽ gây ra sai
số rất lớn.
• Nếu đồng hồ vệ tinh sai số là 1/triệu giây  sẽ dẫn đến sai
số đo đạc khoảng cách từ điểm ta đứng đến vệ tinh là 300
m.


III. Thời gian và GPS

III.3 Sai số đồng hồ bộ thu

•


Kết luận
Thời gian trong GPS là một yếu tố rất quan trọng

Để đo chính xác, chúng ta phải chắc chắn là đồng hồ trên vệ
tinh và trong máy thu phải đồng bộ với nhau.


Thảo luận