Nghiên cứu phát triển giải pháp định vị vệ tinh GPS phối hợp với các

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

LÂM HOÀNG HẢI

NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN GIẢI PHÁP ĐỊNH VỊ VỆ TINH GPS

PHỐI HỢP VỚI CÁC CÔNG NGHỆ ĐỊNH VỊ
TRONG MẠNG TRUYỀN THÔNG

NGÀNH KỸ THUẬT MÁY TÍNH VÀ TRUYỀN THÔNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS TẠ HẢI TÙNG

Hà Nội – 2015


QUYẾT ĐỊNH GIAO NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
1. Thông tin về học viên
Họ và tên học viên: LÂM HOÀNG HẢI

MSHV: CB130031

Lớp: 13B MTTT

Khóa: 2013B

Nghành: Kỹ thuật Máy tính và Truyền thông

Điện thoại liên lạc: +84 983677098
Email:
Luận văn đƣợc thực hiện tại: Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội
Thời gian làm Luận văn: Từ ngày 29/4/2014 đến 31/3/2015
2. Mục đích nội dung của Luận văn
Mục đích chính của Luận văn là nghiên cứu một qui trình phối hợp giữa bộ
thu GPS với mạng truyền thông để cải thiện chất lƣợng định vị khi bộ thu hoạt động
trong môi trƣờng bất lợi, tín hiệu GPS yếu hoặc bị che khuất.
Luận văn trình bày các vấn đề liên quan đến các phƣơng pháp hỗ trợ cho
định vị A-GPS theo chuẩn SUPL. Đây là một chuẩn mới dùng để phát triển các hệ
thống hỗ trợ định vị A-GPS trên hạ tầng mạng IP (Internet Protocol).
Từ đó phân tích để đƣa ra mô hình hỗ trợ định vị trong điều kiện máy thu
không nhìn thấy các vệ tinh GPS.
3. Các nhiệm vụ cụ thể của Luận văn
Để đạt đƣợc mục đích trên, Luận văn tập trung vào thực hiện các nhiệm vụ
cụ thể nhƣ sau:
- Nghiên cứu tổng quan về hoạt động của hệ thống GPS và phƣơng pháp hỗ
trợ định vị A-GPS theo chuẩn SUPL.
- Triển khai cài đặt ứng dụng mã nguồn mở Tajuma và tìm hiều Server cung
cấp các thông tin cho bộ thu GPS.
- Thử nghiệm, đánh giá các kết quả đạt đƣợc.
- Đề xuất hƣớng phát triển của luận văn.
2


4. Lời cam đoan của học viên
Tôi –Lâm Hoàng Hải– cam kết Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ này là công trình
nghiên cứu của bản thân tôi dƣới sự hƣớng dẫn của PGS.TS Tạ Hải Tùng.
Các kết quả nêu trong Luận văn là trung thực, không phải là bản sao chép
toàn văn của bất kỳ công trình nào khác. Nội dung trích dẫn là trung thực.

Hà Nội, ngày tháng 5 năm 2015
Tác giả Luận văn

Lâm Hoàng Hải
5. Xác nhận của giáo viên hƣớng dẫn về mức độ hoàn thành của LVTN và cho phép
bảo vệ
...................................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................................

Hà Nội, ngày tháng 5 năm 2015
Giáo viên hƣớng dẫn

PGS.TS Tạ Hải Tùng

3


TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Nội dung luận văn tốt nghiệp bao gồm 03 chƣơng đƣợc trình bày nhƣ sau:
CHƢƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1 Vấn đề của môi trƣờng định vị hiện nay
1.1.1 Lịch sử phát triển hệ thống định vị GPS
1.1.2 Môi trƣờng định vị ngày nay
1.2 Các giải pháp
1.2.1 Các giải pháp hỗ trợ định vị GPS
1.2.2 Giải pháp A-GPS
CHƢƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Tổng quan các hệ thống định vị sử dụng vệ tinh
2.1.1 Cấu trúc hệ thống GPS

2.1.2 Ứng dụng của hệ thống GPS
2.2 Kiến trúc bộ thu GNSS
2.2.1 Tổng quan Kiến trúc bộ thu GNSS
2.2.2 Dò tín hiệu (Acquisition)
2.3 Giới thiệu A-GPS và chuẩn SUPL
2.3.1 Assited GPS
2.3.2 Chuẩn SUPL hỗ trợ định vị
2.3.3 Giao thức Radio Resource LCS (Location Service) Protocol
CHƢƠNG 3 TRIỂN KHAI THỬ NGHIỆM
3.1 Tìm hiểu phần mềm mã nguồn mở Tajuma
3.1.1 Tổng quan về Tajuma
3.1.2 Supl-client
3.1.3 Supl-proxy
3.2 Cài đặt và triển khai hệ thống
3.2.1 Cài đặt khai hệ thống hỗ trợ định vị Tajuma
3.2.2 Triển khai supl-client
3.2.3 Triển khai supl-proxy
3.3 Kịch bản thử nghiệm
3.3.1 Kịch bản 1: Thu tín hiệu vệ tinh GPS khu vực không bị che khuất
3.3.2 Kịch bản 2: Thu tín hiệu vệ tinh GPS khu vực bị che khuất
3.3.3 Kịch bản 3: Bộ thu đƣợc cung cấp thông tin số hiệu vệ tinh
KẾT LUẬN

4


LỜI CẢM ƠN
Trƣớc hết, tác giả Luận văn xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS.TS
Tạ Hải Tùng đã quan tâm định hƣớng và tạo mọi điều kiện giúp đỡ học viên hoàn
thành Luận văn này.

Tác giả Luận văn xin gửi lời cảm ơn Ban lãnh đạo Trung tâm NAVIS, các
cán bộ của Trung tâm NAVIS, Trƣờng Đại học BKHN và các thầy cô trong Viện
Công nghệ Thông tin và Truyền thông đã trang bị kiến thức nền tảng trong suốt quá
trình rèn luyện và học tập của học viên.
Tác giả Luận văn xin gửi lời cảm ơn Th.S Nguyễn Thị Thanh Tú cán bộ
Trung Tâm NAVIS, các tác giả nghiên cứu đi trƣớc đã cung cấp cho tác giả Luận
văn những tài liệu tham khảo có giá trị.
Cuối cùng, tác giả Luận văn xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn
bè và ngƣời thân đã hỗ trợ và động viên tác giả trong quá trình thực hiện Luận văn.
TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Lâm Hoàng Hải

5


MỤC LỤC
QUYẾT ĐỊNH GIAO NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ................................2
LỜI CẢM ƠN ......................................................................................................................5
MỤC LỤC ............................................................................................................................6
DANH MỤC HÌNH ............................................................................................................8
DANH MỤC CÁC BẢNG .............................................................................................. 10
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT................................................................................ 11
LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................................... 13
CHƢƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ ........................................................................................... 14
1.1 Vấn đề của môi trƣờng định vị hiện nay ............................................................ 14
1.1.1 Lịch sử phát triển hệ thống định vị GPS ..................................................... 14
1.1.2 Môi trƣờng định vị ngày nay ........................................................................ 15
1.2 Các giải pháp.......................................................................................................... 15
1.2.1 Các giải pháp hỗ trợ định vị GPS................................................................. 15

1.2.2 Giải pháp A-GPS............................................................................................ 18
1.3 Tổng kết .................................................................................................................. 19
CHƢƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT................................................................................ 20
2.1 Tổng quan các hệ thống định vị sử dụng vệ tinh............................................... 20
2.1.1 Cấu trúc hệ thống GPS .................................................................................. 21
2.1.2 Ứng dụng của hệ thống GPS ........................................................................ 23
2.2 Kiến trúc bộ thu GNSS ......................................................................................... 25
2.2.1 Tổng quan Kiến trúc bộ thu GNSS .............................................................. 25
2.2.2 Dò tín hiệu (Acquisition) .............................................................................. 25
2.3 Giới thiệu A-GPS và chuẩn SUPL ...................................................................... 34
2.3.1 Assited GPS .................................................................................................... 34
2.3.2 Chuẩn SUPL hỗ trợ định vị vệ tinh ............................................................. 40
2.3.3 Giao thức Radio Resource LCS (Location Service) Protocol .................. 47
2.4 Tổng kết .................................................................................................................. 49
CHƢƠNG 3 TRIỂN KHAI THỬ NGHIỆM ................................................................ 50
3.1 Phần mềm mã nguồn mở Tajuma........................................................................ 50
3.1.1 Tổng quan ....................................................................................................... 50
3.1.2 Supl-client ....................................................................................................... 51
3.1.3 Supl-proxy....................................................................................................... 52
6


3.2 Cài đặt và triển khai hệ thống .............................................................................. 53
3.2.1 Cài đ ặt khai hệ thống hỗ trợ định vị Tajuma .............................................. 53
3.2.2 Triển khai supl-client ..................................................................................... 53
3.2.3 Triển khai supl-proxy .................................................................................... 57
3.3 Kịch bản thử nghiệm............................................................................................. 58
3.3.1 Kịch bản 1: Thu tín hiệu vệ tinh GPS khu vực không bị che khuất ........ 58
3.3.2 Kịch bản 2: Thu tín hiệu vệ tinh GPS khu vực bị che khuất .................... 64
3.3.3 Kịch bản 3: Bộ thu đƣợc cung cấp thông tin số hiệu vệ tinh.................... 71

3.4 Tổng kết .................................................................................................................. 74
KẾT LUẬN ....................................................................................................................... 75
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................... 76

7


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Mô hình bộ thu đa kênh thu nhiều tín hiệu từ các vệ tinh GNSS. ............ 15
Hình 1.2: Sơ đồ thực hiện dịch vụ hỗ trợ Multi-GNSS. .............................................. 16
Hình 1.3: Mô hình hoạt động của giải pháp GBAS. .................................................... 17
Hình 1.4: Mô hình thực hiện dịch vụ hỗ trợ WAAS.................................................... 17
Hình 2.1: Mô tả hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu GNSS [2]..................................... 21
Hình 2.2: Các thành phần của hệ thống GPS [2].......................................................... 21
Hình 2.3: Hệ thống vệ tinh GPS. .................................................................................... 22
Hình 2.4: Mạng lƣới trạm giám sát và điều khiển trung tâm của hệ thống GPS...... 23
Hình 2.5: Kiến trúc một bộ thu GNSS thông thƣờng [1]. ........................................... 25
Hình 2.6: Kiến trúc quá trình khai phá tín hiệu [1]. ..................................................... 26
Hình 2.7: Không gian tìm kiếm quá trình khai phá tín hiệu với mỗi vệ tinh [1 ]...... 27
Hình 2.8: Đồ thị 3 chiều hàm CAF khi tìm thấy vệ tinh. ............................................ 28
Hình 2.9: Sơ đồ khối của thuật toán tìm kiếm tuần tự [5]. .......................................... 29
Hình 2.10: Đầu ra từ thuật toán tìm kiếm tuần tự. ....................................................... 30
Hình 2.11: Sơ đồ khối của thuật toán tìm kiếm song song trên miền tần số [5]. ..... 30
Hình 2.12: Giải điều chế mã PRN [5]. ........................................................................... 31
Hình 2.13: Sơ đồ khối của thuật toán tìm kiếm code phase song song [5]. .............. 32
Hình 2.14: Một số phƣơng pháp phối hợp sau bộ tƣơng quan [1]. ............................ 33
Hình 2.15: Hệ thống A-GPS cơ bản............................................................................... 36
Hình 2.16: Mô hình Server tham chiếu. ........................................................................ 37
Hình 2.17: Kiến trúc hệ thống SUPL [10]..................................................................... 42
Hình 2.18 : Cơ chế hoạt động proxy-mode [10]........................................................... 43

Hình 2.19: Cơ chế hoạt động non-proxy mode [10]. ................................................... 44
Hình 2.20: Kịch bản SET khởi tạo và SLP hoạt động ở chế độ proxy [10].............. 46
Hình 3.1: Mô hình kiến trúc hệ thống Server hỗ trợ A-GPS. ..................................... 51
Hình 3.2: Kết quả Server google trả về supl-client. ..................................................... 54
Hình 3.3: Các thông số Almanac Server trả về supl-client. ........................................ 55
Hình 3.4: Kết quả trả về số hiệu vệ tinh khi kết nối tới Server A-GPS..................... 56
8


Hình 3.5: Kết quả các vệ tinh khi kiểm tra bằng phần mềm Orbitron 3.71. ............. 56
Hình 3.6: Mô hình triển khai Kịch bản 1....................................................................... 59
Hình 3.7: Địa điểm triển khai thu bộ dữ liệu cho Kịch bản 1. .................................... 59
Hình 3.8: Các vệ tinh GPS thu đƣợc trong bộ dữ liệu khi chƣa tăng độ nhạy. ........ 60
Hình 3.9: Các vệ tinh GPS thu đƣợc trong bộ dữ liệu khi đã tăng độ nhạy.............. 61
Hình 3.10: Biểu đồ số lƣợng vệ tinh thu đƣợc khi chƣa tăng độ nhạy. ..................... 63
Hình 3.11: Biểu đồ số lƣợng vệ tinh thu đƣợc khi đã tăng độ nhạy. ......................... 63
Hình 3.12: Thời gian thực hiện dò dữ liệu trong bộ dữ liệu không bị che khuất. .... 64
Hình 3.13: Mô hình triển khai Kịch bản 2. ................................................................... 65
Hình 3.14: Địa điểm triển khai thu bộ dữ liệu cho Kịch bản 2................................... 65
Hình 3.15: Các vệ tinh GPS thu đƣợc trong bộ dữ liệu khi chƣa tăng độ nhạy. ...... 66
Hình 3.16: Các vệ tinh GPS thu đƣợc trong bộ dữ liệu khi đã tăng độ nhạy............ 68
Hình 3.17: Biểu đồ số lƣợng các vệ tinh thu đƣợc khi chƣa tăng độ nhạy. .............. 70
Hình 3.18: Biểu đồ số lƣợng các vệ tinh thu đƣợc khi tăng độ nhạy......................... 70
Hình 3.19: Thời gian thực hiện dò dữ liệu trong bộ dữ liệu bị che khuất. ................ 71
Hình 3.20: Mô hình triển khai Kịch bản 3. ................................................................... 71
Hình 3.21: Biểu đồ số lƣợng vệ tinh thu đƣợc khi chƣa có thông tin A-GPS. ......... 73
Hình 3.22: Biểu đồ số lƣợng vệ tinh thu đƣợc khi đã có thông tin từ A-GPS. ......... 73
Hình 3.23: So sánh thời gian thực hiện dò dữ liệu trong 2 trƣờng hợp khác nhau. . 74

9

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2-1: Mô tả bản tin thuộc nhóm Lup Location Service Management [10]....... 45
Bảng 2-2: Mô tả các bản tin thuộc nhóm Lup Positionng Determination [10]. ....... 45
Bảng 2-3: Các trƣờng dữ liệu trong GPS Assisted Data [10]. .................................... 48
Bảng 3-1: Bảng thông số Almanac do Server cung cấp. ............................................. 55
Bảng 3-2: Bảng so sánh số lƣợng PRN tìm thấy khi kết nối với Server A-GPS...... 57

10


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt
ADC

Giải thích cụm từ viết tắt
Analog to Digital Converter

FFT

Assisted Global Positioning
System
Application Specific Integrated
Circuit
Abstract Syntax Notation One
Basic Encoding Rules
Base Transmistion Station
Coarse/Acquisition code
Code Division Multiple Access

Cell Id
Distinguished Encoding Rules
Discrete Fourier Transform
Differential GPS
Enhanced Data Rates for GSME
volution
Fast Fourier Transform

GALILEO

Galileo Galilei

A-GPS
ASIC
ASN.1
BER
BTS
C/A
CDMA
CI
DER
DFT
D-GPS
EDGE

GBAS
GLONASS
GNSS

Ground Based Augmentation

Systems
Global Orbital Navigation
Satellite System
Global Navigation Satellite
System

GPRS

General Packet Radio Service

GPS

Global Positioning System
Global System for Mobile
Communications
High Speed Packet Access
Inverse Fast Fourier Transform
Internet Protocol
Location Area Code
Location Base Service
Low Noise Amplifier
Long Range Navigation
Line-Of-Sigh
Monitor Station
Mobile Country Code

GSM
HSPA
IFFT
IP

LAC
LBS
LNA
LORAN
LOS
MA
MCC

11

Giải thích nghĩa tiếng Việt
Bộ chuyển đổi tín hiệu tƣơng
tự sang tín hiệu số
Hệ thống hỗ trợ định vị toàn
cầu
Mạng ứng dụng tích hợp riêng
Cú pháp trừu tƣợng số 1
Qui tắt mã cơ bản
Trạm truyền cơ sở
Mã C/A
Đa truy cập phân chia theo mã
Id mạng tế bào
Qui tắc mã hoá phân biệt
Biến đổi Fourier rời rạc
GPS vi sai
Nâng cao tốc độ dữ liệu
GSME
Biến đổi Fourier nhanh
Hệ thống vệ tinh định vị
Galileo

Hệ thống hỗ trợ trạm mặt đất
Hệ thống vệ tinh định vị quĩ
đạo toàn cầu
Hệ thống vệ tinh định vị toàn
cầu
Dịch vụ truyền vô tuyến đóng
gói bản tin chung
Hệ thống định vị toàn cầu
Hệ thống truyền thông di
động toàn cầu
Truy cập gói tốc độ cao
Biến đổi Fourier nghịch đảo
Giao thức internet
Mã vị trí khu vực
Dịch vụ vị trí cơ sở
Bộ Khuếch đại tạp âm thấp
Hệ thống định vị LORAN
Sóng truyền thẳng
Trạm giám sát
Mã di động quốc gia


MCS
MNC
MSA
MSB
NAVSTAR
GPS

Master Control Station

Mobile Network Code
Mobile Station Assisted
Mobile Station Based
Navigational Signal Tuning And
Ranging GPS

OMA

Open Mobile Alliance

PAP
PDF
PER
POTAP
PPG
PPS
PRN
PSD
PVT
QZSS

UTC
WAAS

Push Access Protocol
Probability Distribution Function
Packed Encoding Rules
Push Over-The-Air Protocol
Push Proxy Gateway
Precise Positioning Service

Pseudo Random Noise
Power Spectral Density
Position Velocity Time
Quasi-Zenith Satellite System
The Receiver Independent
Exchange format
Radio Resource Control
Radio Resource LCS (Location
Service) Protocol
SUPL Enabled Terminal
SUPL Location Center
SUPL Location Plaform
SUPL Position Center
Secure User Plane for Location
Transport Layer Security
Universal Mobile
Telecommunications System
Universal Time Coordinated
Wide Area Augmentation System

WAP

Wireless Application Protocol

XML
E-SLP
V-SLP
SMS
SPS

eXtensible Markup Language
Emergency SLP
Visiting SLP
Short Message Service
Standard Positioning Service

RINEX
RRC
RRLP
SET
SLC
SLP
SPC
SUPL
TLS
UMTS

12

Trạm điều khiển chính
Mã mạng di động
Hỗ trợ mạng di động
Trạm di động gốc
Hệ thống định vị vệ tinh GPS
Hiệp hội phát triển mã nguồn
mở cho di động
Giao thức truy cập Push
Hàm phân bố xác suất
Qui tắc mã hoá đóng gói
Giao thức Push Over-The-Air

Cổng Push Proxy
Dịch vụ định vị chính xác
Nhiễu giả ngẫu nhiên
Mật độ công suất phổ
Tính thời gian vận tốc vị trí
Hệ thống vệ tinh Quasi-Zenith
Định dạng trao đổi độc lập với
máy thu
Điều khiển nguồn vô tuyến
Giao thức dịch vụ vị trí vô
tuyến
Thiết bị đầu cuối chuẩn SUPL
Trung tâm định vị SUPL
Phần nền định vị chuẩn SUPL
Trung tâm định vị SUPL
Chuẩn hỗ trợ định vị SUPL
Bảo mật lớp truyền
Hệ thống thông tin di động
toàn cầu
Giờ quốc tế hợp chuẩn
Hệ thống hỗ trợ diện rộng
Giao thức ứng dụng mạng
không dây
Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng
Dịch vụ khẩn cấp của SLP
Dịch vụ liên kết mạng SLP
Dịch vụ tin nhắn ngắn
Dịch vụ định vị chuẩn

LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay công nghệ định vị toàn cầu có tên gọi tắt là (GPS), tên chính thức
của hệ thống đƣợc sử dụng trong Bộ quốc phòng Mỹ là NAVSTAR GPS viết tắt
tiếng Anh của cụm từ (Navigational Signal Tuning And Ranging Global Positioning
System) đƣợc ứng dụng rộng rãi ở nhiều lĩnh vực của đời sống xã hội nhƣ: Hệ
thống dẫn đƣờng trên ô tô, điện thoại, các thiết bị hỗ trợ cá nhân cầm tay... Sự xuất
hiện của công nghệ này đƣợc xem là một cuộc cách mạng với nền khoa học kỹ thuật
thế giới. Hệ thống định vị toàn cầu càng ngày càng đƣợc hoàn thiện và độ chính xác
trong định vị ngày càng đƣợc cải thiện nhờ các công nghệ và giải pháp mới.
Hệ thống định vị vệ tinh GPS hoạt động ngoài trời (khi không bị che khuất)
cho kết quả định vị rất tốt. Ngƣợc lại khi ở những vùng che khuất, hạn chế về tầm
nhìn thấy vệ tinh GPS (nhƣ ở trong nhà, đƣờng hầm,...) thì GPS không hoạt động
đƣợc. Hiện nay các mạng viễn thông cũng cung cấp các giải pháp định vị có thể
hoạt động trong các điều kiện trên, vì vậy việc định vị mục tiêu cần quan tâm đƣợc
đảm bảo thông suốt, bảo đảm tính liên tục của giải pháp dịch vụ. Trong Luận văn
này tác giả đã tập trung vào tìm hiểu một phƣơng pháp định vị sử dụng vệ tinh GPS
và phối hợp với các mạng truyền thông nhằn tạo giải pháp cung cấp khả năng định
vị khi thiết bị thu GPS của ngƣời sử dụng nằm trong vùng che khuất do không nhìn
thấy hệ thống vệ tinh GPS.
Mục đích chính của Luận văn là nghiên cứu, phát triển một thủ tục phối hợp
với các mạng truyền thông để cung cấp giải pháp định vị cho GPS khi mà bộ thu
nằm trong vùng không nhìn thấy vệ tinh GPS.
Luận văn thực hiện tìm hiểu và đánh giá phƣơng pháp hỗ trợ cho định vị vệ
tinh GPS đó là phƣơng pháp hỗ trợ định vị A-GPS theo chuẩn SUPL.

13


CHƢƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1 Vấn đề của môi trƣờng định vị hiện nay

1.1.1 Lịch sử phát triển hệ thống định vị GPS
Từ xa xƣa khi chƣa có các công cụ hỗ trợ hiện đại trong việc định vị một vị
trí cần biết, con ngƣời đã biết sử dụng các điểm cao nhƣ cây, đồi núi làm vật chuẩn
mà tìm đến nơi. Tiếp đó con ngƣời cũng biết dựa vào lịch thiên văn nhƣ mặt trăng,
cấu trúc các vì sao trên trời vào buổi tối hay mặt trời vào ban ngày, la bàn để xác
định đƣợc hƣớng đi cho đúng.
Đến khoảng đầu thế kỷ 20, khi khoa học kỹ thuật bắt đầu phát triển, con
ngƣời đã phát minh ra các phƣơng pháp định hƣớng bằng vô tuyến, ban đầu các
nguyên tắc định vị này đều dựa trên phƣơng pháp định hƣớng biên độ, trong thế
chiến thứ hai Mỹ đã phát triển đƣợc các hệ thống định vị LORAN (LOng RAnge
Navigation) trong định vị dẫn đƣờng hàng hải. Đến năm 1924 các hệ thống định
hƣớng Watson-Watt đƣợc đƣa vào sử dụng và các hệ thống định hƣớng Doppler ra
đời vào khoảng những năm 1940. Các hệ thống định hƣớng giao thoa đƣợc nghiên
cứu và phát triển trong khoảng vài chục năm gần đây [2].
Hệ thống định vị toàn cầu GPS do Bộ quốc phòng Mỹ phát triển với mục
đích ban đầu là để xác định vị trí, dùng trong quân đội của nƣớc này. GPS là tên gọi
tắt, tên chính thức của hệ thống đƣợc sử dụng trong Bộ quốc phòng Mỹ là
NAVSTAR GPS (Navigational Signal Tuning And Ranging Global Positioning
System).
Hệ thống GPS bao gồm ba thành phần phân đoạn chính là Không gian
(Space), Điều khiển (Control) và Ngƣời dùng (User). Các vệ tinh của hệ thống GPS
đã trải qua bốn thế hệ (gọi là các Block) là Block I, II/IIA, IIR và IIF. Hiện tại phân
đoạn Không gian có 32 vệ tinh (kể cả các vệ tinh dự phòng). Ngày 26 tháng 9 năm
2005 vệ tinh Block IIR-M đƣợc phóng lên quĩ đạo cung cấp M-Signal cho các ứng
dụng quân sự và L2C cho các ứng dụng dân sự. Hiện nay GPS vẫn đang tiếp tục
đƣợc phát triển, mới đây nhất GPS đƣa thêm tín hiệu GPS L5 vào hoạt động.
Về mặt lịch sử, các vệ tinh Block I đƣợc sử dụng để thử nghiệm các nguyên
tắc hoạt động của hệ thống này. Các vệ tinh Block II/IIA tạo thành bộ phận chính
của phân đoạn Không gian, các vệ tinh thế hệ thứ ba IIR đang đƣợc triển khai vì các
vệ tinh thế hệ thứ hai đã hết thời gian hoạt động.

14


1.1.2 Môi trường định vị ngày nay
Trong môi trƣờng không có các vật cản che khuất, thì GPS cho kết quả định
vị rất tốt. Ngƣợc lại trong môi trƣờng bị che khuất nhƣ ở trong nhà, hầm ngầm,
thành phố nhiều nhà cao ốc, dƣới tán cây, khu vực bị can nhiễu,... thì kết quả định
vị cho kết quả kém hoặc không định vị đƣợc. Do đó, rất cần một phƣơng pháp hỗ
trợ cho định vị GNSS (Global Navigation Satellite System) khi mà bộ thu ở trong
các khu vực môi truờng nêu trên.

1.2 Các giải pháp
1.2.1 Các giải pháp hỗ trợ định vị GPS
Ngày nay công nghệ GPS ngày càng phát triển và ứng dụng trong nhiều lĩnh
vực của cuộc sống, song song với đó là các giải pháp nhằm nâng cao độ chính xác
của quá trình định vị; trong đó nổi nên các giải pháp hỗ trợ tích cực cho định vị
GPS nhƣ sau:
 Giải pháp Multi-GNSS:

Compass

Galileo

GLONASS

GPS

Multi-GNSS Receiver

Hình 1.1: Mô hình bộ thu đa kênh thu nhiều tín hiệu từ các vệ tinh GNSS.
- Chế tạo bộ thu đa kênh GNSS để có thể thu đƣợc cùng lúc nhiều loại tín
hiệu của các vệ tinh định vị (GPS_Mỹ, Glonass_Nga, Galileo_Liên minh Châu Âu,
15


QZSS_Nhật Bản, Beidou_Trung Quốc, IRNSS_Ấn Độ). Sau đó giải mã tín hiệu để
lấy các bản tin thông tin định vị và phối hợp chúng với nhau.
- Phƣơng pháp này rất phức tạp vì cơ bản các bộ thu GNSS đa phần có thiết
kế nhỏ gọn, tích hợp ít các bộ vi xử lý để có thể cùng lúc để thu và xử lý nhiều loại
tín hiệu từ các vệ tinh định vị khác nhau.
 Giải pháp Multi-GNSS khác: Xây dựng các trạm thu mặt đất để thu tất cả
các loại tín hiệu của các vệ tinh định vị GNSS trong tầm nhìn thấy. Sau đó trạm thu
này sẽ gửi các bản tin định vị về Trung tâm dữ liệu (qua Internet hoặc gửi qua vệ
tinh thông tin liên lạc). Trung tâm dữ liệu sẽ gửi tất cả các bản tin định vị nhận đƣợc
sang Trung tâm phân tích dữ liệu, sau khi phân tích xử lý các bản định vị này sẽ
đƣợc gửi cho ngƣời sử dụng.
Compass Galileo GLONASS GPS

Satellite
communication

Ground tracking
network

Internet

Data Center

Satellite communication

Users
Internet
Analyzing Center

Hình 1.2: Sơ đồ thực hiện dịch vụ hỗ trợ Multi-GNSS.
 Giải pháp GBAS (Ground Based Augmentation Systems):
- Giải pháp này cơ bản đƣợc phát triển sử dụng cho các sân bay hàng không
dân dụng để hỗ trợ cho việc cất hạ cánh của các chuyến bay thƣơng mại.
- Nguyên lý hoạt động: một trạm mặt đất bao gồm các ăng ten thu tín hiệu
của các vệ tinh GNSS, các tín hiệu này đƣợc xử lý và đƣợc truyền cho các phƣơng
tiện bay thông qua hệ thống thông tin liên lạc VHF.
16


Space

Space Vehide

Space Vehide

Ionosphere

VHF-Datalink
Troposphere

VHF-Cable

Hình 1.3: Mô hình hoạt động của giải pháp GBAS.
 Giải pháp WAAS (Wide Area Augmentation System):

Hình 1.4: Mô hình thực hiện dịch vụ hỗ trợ WAAS.
- Giải pháp Hệ thống hỗ trợ diện rộng WAAS (Wide Area Augmentation
System) có thể tăng độ chính xác trung bình tới dƣới 3 mét. Không cần thêm thiết bị
hay mất phí để có đƣợc lợi điểm của WAAS. Ngƣời dùng cũng có thể có độ chính
17


xác tốt hơn với GPS vi sai (Differential GPS, DGPS) sửa lỗi các tín hiệu GPS để có
độ chính xác trong khoảng 3 đến 5 mét. Cục Phòng vệ Bờ biển Mỹ vận hành dịch
vụ sửa lỗi này. Hệ thống gồm một mạng các đài thu tín hiệu GPS và phát tín hiệu đã
sửa lỗi bằng các máy phát hiệu. Để thu đƣợc tín hiệu đã sửa lỗi, ngƣời dùng phải có
máy thu tín hiệu vi sai bao gồm cả ăng ten để dùng với máy thu GPS của họ.
- Giải pháp này phát triển để sử dụng cho mục đích hàng không dân dụng. Sử
dụng phối hợp với các trạm tham chiếu WMS (Wide-area Master Station) khu vực
Bắc Mỹ và Hawaii.
 Giải pháp A-GPS (Assited-GPS):
- Giải pháp A-GPS hỗ trợ hệ thống định vị GNSS theo chuẩn SUPL. Giải
pháp A-GPS phát triển dựa trên các tài nguyên của mạng di động sẵn có.
- Ƣu điểm của A-GPS là hỗ trợ việc xác định vị trí của bộ thu ngay cả trong
điều kiện bộ thu bị che khuất nhƣ trong các toà nhà, khu đô thị nơi tín hiệu bị che
khuất hoặc trong môi trƣờng bị can nhiễu.
- Trong khuân khổ Luận văn này tác giả xin phép đƣợc trình bày chi tiết giải
pháp hỗ trợ định vị A-GPS.

1.2.2 Giải pháp A-GPS
Giải pháp A-GPS hoạt động theo chuẩn SUPL là một hệ thống hỗ trợ giúp
tăng hiệu năng của quá trình định vị. Hệ thống này đƣợc áp dụng rộng rãi cho các
điện thoại tích hợp chức năng định vị sử dụng vệ tinh GPS. Hệ thống hoạt động dựa
trên các Server A-GPS kết hợp với các trạm BTS, bộ thu và hệ thống vệ tinh định
vị. Hệ thống A-GPS có thể gồm nhiều Server tham chiếu đặt khắp nơi tạo thành một

hệ thống mạng lƣới rộng lớn. Mỗi khi bộ thu yêu cầu dữ liệu hỗ trợ, Server sẽ thu
thập dữ liệu từ các Server tham chiếu để cung cấp cho bộ thu dữ liệu đầy đủ nhất.
Mỗi khi yêu cầu dữ liệu hỗ trợ, bộ thu kết nối với Server A-GPS thông qua trạm
BTS (Base Transmistion Station). Do đó, Server sẽ biết đƣợc vị trí tƣơng đối của bộ
thu, từ đó cung cấp cho bộ thu dữ liệu của các vệ tinh trong khu vực gần bộ thu.
Server tham chiếu kết nối đến các trạm thu dữ liệu đƣợc đắt khắp nơi trên
trái đất. Các trạm thu này thu dữ liệu từ các vệ tinh nó nhìn thấy và lƣu dữ liệu thu
đƣợc dƣới định dạng RINEX (Receiver Independent Exchange format ) [14]. Các
trạm thu này kết nối đến Server tham chiếu sử dụng các kết nối thời gian thực, đảm
bảo luôn cung cấp các dữ liệu mới nhất tới cho Server tham chiếu.

18


Điều kiện đảm bảo truyền dữ liệu từ Server tới các bộ thu thông qua dịch vụ
mạng có kết nối internet nhƣ GPRS (General Packet Radio Service), wi-fi, mạng
truyền dữ liệu 3G, 4G,...
 Ƣu điểm của hệ thống A-GPS hoạt động theo chuẩn SUPL:
- Hệ thống hỗ trợ định vị A-GPS theo chuẩn SUPL hỗ trợ các máy thu tín
hiệu từ các vệ tinh GPS trong điều kiện máy thu bị che khuất không thu đƣợc đủ số
lƣợng vệ tinh GPS (điều kiện định vị đƣợc khi máy thu phải thu đƣợc từ 04 vệ tinh
GPS trở lên).
- Hệ thống hỗ trợ định vị A-GPS cung cấp các thông tin hỗ trợ (nhƣ thông tin
hiệu chỉnh lỗi, almanac,...) để bộ thu tính toán ra vị trí của bộ thu. Khi đã có thông
tin hỗ trợ nhƣ mã PRN thì bộ thu sẽ tính toán ra vị trí nhanh hơn mà không cần phải
duyệt qua 32 vệ tinh định vị GPS theo thông thƣờng.
- Hoạt động dựa trên tài nguyên mạng IP sẵn có, không phải thay đổi hạ tầng
mạng viễn thông.
 Nhƣợc điểm:
- Hệ thống chỉ hoạt động trong điều kiện có kết nối internet (wi-fi, G3, 4G,

GPRS) điều này gây khó khăn trong trƣờng hợp hoạt động ở vùng sâu, xa không có
kết nối internet.
- Không định vị đƣợc trong điều kiện bộ thu không nhìn thấy bất kỳ một vệ
tinh GPS nào (mất hoàn toàn sóng từ các vệ tinh GPS).

1.3 Tổng kết
Trong Chƣơng 1, tác giả Luận văn đã trình bày tóm tắt các nội dung chính
sau: Lịch sử phát triển hệ thống định vị vệ tinh GPS; môi trƣờng định vị; các giải
pháp hỗ trợ định vị vệ tinh GPS.
Chƣơng sau, tác giả Luận văn sẽ trình bày chi tiết hơn về hệ thống định vị vệ
tinh GPS và các ứng dụng của hệ thống; tìm hiểu một số giải pháp hỗ trợ định vị vệ
tinh GNSS, đi sâu vào giải pháp hỗ trợ định vị vệ tinh A-GPS; trình bày kiến trúc
một bộ thu GNSS thông thƣờng và quá trình khai phá tín hiệu (các phƣơng pháp dò
tín hiệu trong bộ tƣơng quan); tìm hiểu về hệ thống hỗ trợ định vị vệ tinh theo
chuẩn SUPL.

19


CHƢƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Tổng quan các hệ thống định vị sử dụng vệ tinh
Hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu GNSS (Global Navigation Satellite
System) là tên dùng chung cho các hệ thống định vị toàn cầu sử dụng vệ tinh để
định vị vị trí một điểm trên mặt đất. Trên thế giới hiện có các hệ thống thuộc GNSS,
đó là: GPS (Hoa Kỳ), GALILEO (Liên minh Châu Âu), GLONASS (Liên bang
Nga), Bắc Đẩu (Trung Quốc), QZSS (Quasi-Zenith System, (Nhật Bản)) và gần đây
Ấn Độ cũng đang phát triển hệ thống vệ tinh định vị (IRNSS) của họ.
Vào những thập niên 70 của thế kỷ trƣớc, Bộ quốc phòng Mỹ đã đầu tƣ
nghiên cứu và xây dựng hệ thống định vị vệ tinh GPS toàn cầu (Global Positioning
System). Vệ tinh GPS đầu tiên đƣợc phóng vào tháng 02 năm 1978 và từ đầu những

năm 1990, hệ thống định vị vệ tinh GPS bắt đầu đƣợc sử dụng trong dân sự. Chính
phủ Mỹ dành riêng mức định vị chính xác cao nhất cho Quân đội, tuy nhiên họ cũng
đã phát triển mã C/A cho mục đích dân dụng. Điều này giúp bất cứ ai cũng có thể
sử dụng GPS ở bất cứ đâu và bất cứ khi nào. Ở Nga, với kỹ thuật phóng vệ tinh khá
tốt, Nga cũng đã xây dựng thành công hệ thống vệ tinh dẫn đƣờng quỹ đạo toàn cầu,
viết tắt GLONASS (Global Orbital Navigation Satellite System) vào năm 1995. Hai
hệ thống này ban đầu phục vụ cho mục đích quân sự là chính, và hiện nay đã đƣợc
đƣa vào sử dụng cho các mục đích dân sự. Liên minh Châu Âu cũng đã khởi công
cho dự án hệ thống vệ tinh dẫn đƣờng toàn cầu với tên gọi GALILEO (đặt tên của
nhà thiên văn học và vật lý học vĩ đại Galileo Galilei) hiện vẫn chƣa hoàn thiện.
Trong tƣơng lai ba hệ thống GPS, GLONASS và GALILEO sẽ đƣợc tiếp tục củng
cố hoàn thiện và tích hợp cho độ chính xác cao. Ngày nay có nhiều ứng dụng
GPS/GNSS trong đời sống hàng ngày, GPS/GNSS không chỉ dừng lại cho mục đích
quân sự mà còn cho các mục đích dân sự nhƣ dẫn đƣờng tàu thủy, dẫn đƣờng máy
bay, vũ trụ, dẫn đƣờng các phƣơng tiện giao thông trên mặt đất, xây dựng, đặc biệt
lắp đặt các thiết bị trên biển phục vụ ngành khai thác dầu khí và thủy hải sải, cảm
biến từ xa... mang lại hiệu quả thiết thực. Các máy điện thoại cầm tay tích hợp GPS
đã đƣợc tung ra trong thị trƣờng từ năm 2002 và ngày càng nhiều máy dẫn đƣờng
vệ tinh cho xe ô tô (tích hợp xác định vị trí và bản đồ điện tử số hóa cho các thành
phố) đang ngày càng nhiều trên thị trƣờng.

20


Hình 2.1: Mô tả hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu GNSS [2].
Hệ thống GPS đã hoạt động ổn định từ lâu. Do đó, đƣợc sử dụng rộng rãi
trong nhiều ứng dụng. Sau đây Luận văn xét kỹ hơn về hệ thống này.

2.1.1 Cấu trúc hệ thống GPS
Hệ thống định vị vệ tinh GPS bao gồm ba thành phần chính:

- Phân hệ Không gian (Space segment).
- Phân hệ Ngƣời sử dụng (User segment).
- Phân hệ Điều khiển (Control segment).
Spase Segment

(L

-B

(S
-B
D

l

ow
n

p

Li
nk

Li
nk

a
gn
Si

U

PS
G

an
d)

an
d)

SV 1…...32

Control Segment

Users Segment

Hình 2.2: Các thành phần của hệ thống GPS [2].

21


2.1.1.1 Phân hệ không gian

Hình 2.3: Hệ thống vệ tinh GPS.
Phân hệ không gian bao gồm 32 quả vệ tinh (tính cả các vệ tinh đang hoạt
động và dự phòng) hoạt động trên sáu quỹ đạo gần tròn, với mỗi quỹ đạo có 4 vệ
tinh xem Hình 2.1, ở độ cao khoảng 20200 km so với mặt đất với góc nghiêng là
55° so với xích đạo, chu kì 12 giờ (11 giờ 58 phút). Các vệ tinh đƣợc bố trí trên quỹ
đạo sao cho ở bất cứ thời điểm nào bộ thu cũng có thể nhìn thầy ít nhất bốn vệ tinh

ở bất cứ điểm nào trên trái đất, nếu xét góc ngẩng là
. Mỗi vệ tinh có tới bốn
đồng hồ nguyên tử cực kì chính xác (chuẩn Rubidium và Cesium) và một vi xử lý
để tự điều khiển và xử lý dữ liệu trong giới hạn.
2.1.1.2 Phân hệ ngƣời sử dụng
Phân hệ ngƣời sử dụng bao gồm tất cả các bộ thu GPS trên mặt đất cho phép
ngƣời sử dụng thu nhận tín hiệu phát quảng bá từ vệ tinh và tính toán thời gian, vận
tốc, tọa độ cho bộ thu của họ một cách chính xác. Bộ thu của ngƣời dùng đo thời
gian trễ tín hiệu từ vệ tinh đến máy thu; đây là cách đo trực tiếp khoảng cách biểu
kiến tới vệ tinh. Các kết quả đo thu thập đồng thời từ bốn vệ tinh đƣợc xử lý để tính
toán tọa độ, vận tốc và thời gian. GPS cung cấp hai cấp dịch vụ là Dịch vụ Định vị
tiêu chuẩn (SPS) và Dịch vụ Định vị chính xác (PPS).
2.1.1.3 Phân hệ Điều khiển
Phân hệ điều khiển gồm một trạm điều khiển chủ ở Colorado Springs,
Colorado cùng năm trạm giám sát (ở Colorado Springs, đảo Ascension, đảo Diego
Garcia, đảo Hawaii và đảo Kwajalein) và 03 ăng ten mặt đất đặt ở Ascension, Diego
22


Garcia và Kwajalein dùng để triển khai tuyến lên, truyền thông tin từ mặt đất lên vệ
tinh, bao gồm các dữ liệu lịch thiên văn mới, hiệu chỉnh đồng hồ và các bản tin
quảng bá khác. Chỉ có Bộ quốc phòng Mỹ mới có trách nhiệm với phân hệ điều
khiển; bao gồm việc xây dựng, triển khai, duy trì bảo dƣỡng và giám sát hoạt động
liên tục của các vệ tinh GPS.

MCS & MS
Colorado Springs
MS
Hawaii

MS
MS
Diego Garcia

MS
Kwajalein

Ascension Island

Hình 2.4: Mạng lƣới trạm giám sát và điều khiển trung tâm của hệ thống GPS.
Các trạm giám sát liên tục bám sát tất cả các vệ tinh GPS trong tầm nhìn để
điều khiển và dự đoán quỹ đạo của chúng. Trạm giám sát gửi thông tin mà họ thu
thập đƣợc từ mỗi vệ tinh về trạm điều khiển trung tâm MCS (Master Control
Station). MCS tính toán quỹ đạo vệ tinh một cách cực kỳ chính xác rồi đƣa thông
tin vào các bản tin dẫn đƣờng cập nhật cho mỗi vệ tinh. Thông tin cập nhật đƣợc
truyền tới mỗi vệ tinh thông qua các ăng ten của trạm giám sát mặt đất MS (Monitor
Station); các ăng ten này đồng thời có chức năng thu và phát cả các tín hiệu điều
khiển giám sát vệ tinh.

2.1.2 Ứng dụng của hệ thống GPS
- Ứng dụng trong quân sự: Bao gồm dẫn đƣờng cho các phƣơng tiện bay, tàu
của các lực lƣợng quân đội Mỹ; dẫn đƣờng cho các loại vũ khí có thông minh có độ
chính xác cao; các ứng dụng thời gian thực… Ngoài ra, các vệ tinh GPS còn mang
theo các bộ thu phát để phát hiện các vụ nổ hạt nhân [2].
- Ứng dụng trong giao thông và thông tin trên mặt đất: Ngày nay, việc phổ
biến rộng rãi công nghệ định vị sử dụng vệ tinh GPS trong giao thông dân dụng kết
hợp với bản đồ số để xác định, theo dõi lịch hành trình của các phƣơng tiện trên mặt
23

đất. Ứng dụng này rất quan trọng đối với các phƣơng tiện thi hành luật pháp, công
tác tìm kiếm hoặc cứu hộ....
- Ứng dụng trong giao thông và hải dƣơng học: Hệ thống định vị GPS đã trở
thành một công cụ dẫn đƣờng hàng hải trên biển lý tƣởng; nghiên cứu các dòng
chảy của đại dƣơng.
- Ứng dụng trong trắc địa và bản đồ trên biển: Hỗ trợ đo vẽ bản đồ, tính toán
vị trí các đảo, bãi ngầm và đo vẽ các cầu tàu, bến cảng; thám hiểm địa lý đáy biển
(ví dụ đo địa chấn) cũng nhƣ các yêu cầu về định vị hố khoan đều có thể đƣợc đáp
ứng bằng GPS. Trong trắc địa biển (địa hình đáy biển, trƣờng trọng lực của trái
đất...) đều có thể dùng GPS làm công cụ định vị.
- Ứng dụng trong giao thông hàng không: Ngày nay, Tổ chức hàng không
dân dụng quốc tế đã qui định sử dụng hệ thống định vị vệ tinh GPS trong dẫn đƣờng
và cất, hạ cánh cho các máy bay dân dụng.
- Ứng dụng trong thƣơng mại: Với ƣu điểm là hệ thống thời gian thực, hệ
thống GPS đƣợc ứng dụng rộng rãi trong việc sử dụng tham chiếu thời gian thực
giữa các điểm giao dịch trên thị trƣờng tài chính, thƣơng mại nhƣ ngân hàng, chứng
khoán…
- Ứng dụng trong giải trí: Hiện nay, công nghệ định vị sử dụng vệ tinh GPS đã
tích hợp nhiều vào các thiết bị có kích thƣớc, trọng lƣợng rất nhỏ (nhƣ điện thoại,
đồng hồ đeo tay…) với chi phí khá rẻ, nên thực tế đã có nhiều ứng dụng xác định vị
trí đƣợc sử dụng, cung cấp cho thị trƣờng giải trí rộng lớn những máy thu đeo tay,
xách tay, giá rẻ dễ sử dụng. Một số hoạt động giải trí và tập luyện thể thao sẽ trở
nên thú vị hơn nếu ngƣời chơi có thể xác định đƣợc vị trí của mình, và có thể theo
dõi sự chuyển động. Ví dụ trong việc chơi kinh khí cầu, khi vận hành, các thông tin
về vị trí, độ cao, và tốc độ của kinh khí cầu cũng có thể giúp cho ngƣời điều khiển
có thể điều chỉnh một cách hợp lý.

24

2.2 Kiến trúc bộ thu GNSS
2.2.1 Tổng quan Kiến trúc bộ thu GNSS

Kênh 1

Frontend

Acquisition

Data
demodulation

Tracking

Navigation
processing
Tính toán
PVT

Hiển thị và
lưu dữ liệu

Kênh n

Hình 2.5: Kiến trúc một bộ thu GNSS thông thƣờng [1].
Xem hình 2.5 bộ thu GNSS có bốn khối chức năng chính sau:
- RF front-end: Tín hiệu thu bởi ăng ten đƣợc xử lý ban đầu bởi Khối này
bao gồm bộ khuếch đại tạp âm thấp LNA (Low Noise Amplifier) và bộ chuyển đổi
tín hiệu từ tín hiệu tƣơng tự sang tín hiệu số ADC (Analog Digital Converter).
- Acquisition: Sau khi tín hiệu đƣợc chuyển đổi tƣơng tự số, tín hiệu số này

đƣợc cung cấp cho khối Acquisition. Tại khối này sẽ xác định đƣợc các vệ tinh
GNSS trong tầm nhìn thông qua các dãy PRN và tính toán tham số Code delay và
Doppler shift bằng cách thực hiện hàm tƣơng quan giữa tín hiệu tạo cục bộ tại bộ
thu và tín hiệu thu đƣợc.
- Tracking and data demodulation: Do khối Acquisition chỉ thực hiện ƣớc
lƣợng thô các tham số Code delay và Doppler shift, các giá trị này thay đổi theo
thời gian, do đó khối tracking làm nhiệm vụ bám theo sự thay đổi đó. Từ đó, có thể
giải điều chế và giải mã cho ra bản tin dữ liệu định vị.
- Navigation processing: Khi đã có kết quả dữ liệu sau giải điều chế, dữ liệu
này đƣợc chuyển tiếp đến khối xử lý định vị, khối này sẽ tính toán ra thời gian, vận
tốc và vị trí của bộ thu (PVT – Position Velocity Time). Sau đó dữ liệu định vị sẽ
đƣợc lƣu trữ và hiển thị theo yêu cầu ngƣời dùng.

2.2.2 Dò tín hiệu (Acquisition)
2.2.2.1 Tổng quan về dò tín hiệu
Khai phá tín hiệu là bƣớc đầu tiên của quá trình đồng bộ dữ liệu ở bộ thu.
Tín hiệu GPS tổng quát sau khi rời rạc hóa với chu kì lấy mẫu Ts sẽ có dạng:

25