báo cáo bài tập lớn định vị vệ tinh GPS đại học bách khoa hồ chí minh
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.77 MB, 82 trang )
LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban chủ nhiệm Bộ môn Địa Tin Học
- khoa Kỹ Thuật Xây Dựng - trường Đại Học Bách Khoa - ĐHQG Tp.HCM, đã mọi điều
kiện thuận lợi để em có cơ hội được học mơn Định vị vệ tinh GPS. Việc tiếp xúc và làm quen
với môn học này rất có ý nghĩa đối với sinh viên chúng em, tạo điều kiện cho chúng em sử
dụng các phần mềm ứng dụng và có thêm nhiều kiến thức liên quan đến môn học, giúp sinh
viên chúng em không bỡ ngỡ khi làm việc trong môi trường thực tế.
Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Nguyễn Ngọc Lâu đã tận tình hướng dẫn và
chỉ bảo em trong suốt quá trình học tập, dạy cho em những bài học bổ ích và cho em những
lời chỉ dẫn q báo để em có thể hồn thành bài báo cáo này. Bên cạnh đó, em cũng xin cảm
ơn thầy Trịnh Đình Vũ đã tận tình giải đáp những thắc mắc của chúng em, giới thiệu và
hướng dẫn chúng em sử dụng các phần mềm phục vụ cho môn học, giúp chúng em có được
những thơng tin hay và hữu ích trong quá trình học tập và làm bài báo cáo.
Cuối cùng, em biết rằng bài báo cáo có thể có những điểm chưa chính xác và cịn
nhiều thiếu sót. Em rất mong thầy sẽ nhận xét và đưa ra những đóng góp để bài báo cáo
được hồn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng 11 năm 2016
MỤC LỤC
BÀI TẬP LỚN SỐ 1: TÍNH TỌA ĐỘ VỆ TINH ................................................................1
I. YÊU CẦU: ...................................................................................................................... 1
II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN .......................................... 1
1. Cơ sở lý thuyết ............................................................................................................ 1
2. Phương pháp tính ........................................................................................................ 4
3. Sơ đồ khối ................................................................................................................... 6
III. CÁCH THỰC HIỆN................................................................................................... 10
1. Các bước thực hiện ................................................................................................... 10
2. Chương trình giải thuật (các chương trình con) ....................................................... 11
3. Tiến hành chạy chương trình .................................................................................... 13
IV. KẾT QUẢ & NHẬN XÉT ......................................................................................... 15
1. Kết quả ...................................................................................................................... 15
2. Nhận xét .................................................................................................................... 39
BÀI TẬP LỚN SỐ 2: XÁC ĐỊNH ĐỘ CAO GEOID SO VỚI SPHEROID VN2000 TRÊN
LÃNH THỔ VIỆT NAM....................................................................................................40
I. YÊU CẦU: .................................................................................................................... 40
II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN ........................................ 40
1. Cơ sở lý thuyết .......................................................................................................... 40
2. Phương pháp tính ...................................................................................................... 44
3. Sơ đồ khối ................................................................................................................. 45
III. CÁCH THỰC HIỆN................................................................................................... 45
1. Các bước thực hiện ................................................................................................... 45
2. Tiến hành chạy chương trình .................................................................................... 48
IV. KẾT QUẢ & NHẬN XÉT ......................................................................................... 48
1. Kết quả ...................................................................................................................... 48
2. Nhận xét .................................................................................................................... 52
BÀI TẬP LỚN SỐ 3: TÍNH TỌA ĐỘ TRẠM ĐO ...........................................................54
I. YÊU CẦU: .................................................................................................................... 54
II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN ........................................ 54
1. Cơ sở lý thuyết .......................................................................................................... 54
2. Phương pháp tính ...................................................................................................... 63
3. Sơ đồ khối ................................................................................................................. 64
III. CÁCH THỰC HIỆN................................................................................................... 65
1. Các bước thực hiện ................................................................................................... 65
2. Chương trình giải thuật ( các chương trình con) ...................................................... 66
3. Tiến hành chạy chương trình .................................................................................... 67
IV. KẾT QUẢ & NHẬN XÉT ......................................................................................... 68
1. Kết quả ...................................................................................................................... 68
2. Kết luận ..................................................................................................................... 74
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Cấu trúc bản lịch phát tín theo định dạng RINEX ..............................................1
Hình 1.2: Sơ đồ tính tọa độ vệ tinh theo cách tính thuận .....................................................4
Hình 1.3: Sơ đồ tính tọa độ vệ tinh theo cách tính ngược ....................................................5
Hình 1.4 Sơ đồ khối cách tính thuận ....................................................................................7
Hình 1.5: Sơ đồ khối cách tính nghịch .................................................................................8
Hình 1.6 Sơ đồ khối cách tính kết hợp .................................................................................9
Hình 1.7 Sơ đồ khối đánh giá độ chính xác ........................................................................10
Hình 1.8: kết quả xuất ra tọa độ vệ tinh PRN05 tính theo cách tính thuận ........................18
Hình 1.9: Kết quả xuất ra tọa độ vệ tinh PRN09 tính theo cách tính thuận .......................19
Hình 1.10: Kết quả xuất ra tọa độ vệ tinh PRN11 tính theo cách tính thuận .....................19
Hình 1.11: Kết quả xuất ra tọa độ vệ tinh PRN02 tính theo cách tính nghịch ...................23
Hình 1.12: Kết quả xuất ra tọa độ vệ tinh PRN09 tính theo cách tính nghịch ...................23
Hình 1.13: Kết quả xuất ra tọa độ vệ tinh PRN11 tính theo cách tính nghịch ...................24
Hình 1.14: Kết quả xuất ra tọa độ vệ tinh PRN02 tính theo cách tính kết hợp ..................27
Hình 1.15: Kết quả xuất ra tọa độ vệ tinh PRN05 tính theo cách tính kết hợp ..................28
Hình 1.16: Kết quả xuất ra tọa độ vệ tinh PRN11 tính theo cách tính kết hợp ..................28
Hình 1.17: Kết quả xuất ra độ lệch so với IGS theo cách tính thuận của PRN02. .............29
Hình 1.18: Kết quả xuất ra độ lệch so với IGS theo cách tính thuận của PRN05. .............30
Hình 1.19: Kết quả xuất ra độ lệch so với IGS theo cách tính thuận của PRN09. .............30
Hình 1.20: Kết quả xuất ra độ lệch so với IGS theo cách tính thuận của PRN11. .............31
Hình 1.21: Kết quả xuất ra độ lệch so với IGS theo cách tính nghịch của PRN02. ...........32
Hình 1.22: Kết quả xuất ra độ lệch so với IGS theo cách tính nghịch của PRN05. ...........33
Hình 1.23: Kết quả xuất ra độ lệch so với IGS theo cách tính nghịch của PRN09. ...........33
Hình 1.24: Kết quả xuất ra độ lệch so với IGS theo cách tính nghịch của PRN11. ...........34
Hình 1.25: Kết quả xuất ra độ lệch so với IGS theo cách tính kết hợp của PRN02. ..........34
Hình 1.26: Kết quả xuất ra độ lệch so với IGS theo cách tính kết hợp của PRN05 ...........35
Hình 1.27: Kết quả xuất ra độ lệch so với IGS theo cách tính kết hợp của PRN09. ..........35
Hình 1.28: Kết quả xuất ra độ lệch so với IGS theo cách tính kết hợp của PRN11. ..........36
Hình 1.30: Sai số theo phương X của 4 vệ tinh (PRN02,PRN05,PRN09,PRN11) ............37
Hình 1.31: Sai số theo phương Y của 4 vệ tinh (PRN02,PRN05,PRN09,PRN11) ............38
Hình 1.32: Sai số theo phương Z của 4 vệ tinh (PRN02,PRN05,PRN09,PRN11) ............39
Hình 2.1: Minh họa cao độ Geoid ......................................................................................41
Hình 2.2: Cao độ Geoid trên phạm vi tồn cầu ..................................................................42
Hình 2.3: Mối quan hệ giữa các mặt Spheroid và Geoid ...................................................42
Hình 2.4: Cấu trúc file Grid_WGS84_15x15.txt ................................................................46
Hình 2.5: Giao diện cho phép thao tác với Alltrans EGM2008 Calculator........................47
Hình 2.6: Bảng giá trị NWGS84 .............................................................................................49
Hình 2.7: Mơ hình độ cao NWGS84 .......................................................................................50
Hình 2.8: Bảng giá trị NVN2000 ............................................................................................51
Hình 2.9: Mơ hình độ cao NVN2000 ......................................................................................52
Hình 3.1: Phần đầu của file Observation ............................................................................54
Hình 3.2: Mối quan hệ về thời gian phát và thu tín hiệu ....................................................55
Hình 3.3: Ảnh minh họa đường truyền bị bẻ cong .............................................................57
Hình 3.4: Mơ tả góc cao vệ tinh .........................................................................................61
Hình 3.5: Tính góc cao vệ tinh ...........................................................................................62
Hình 3.6: Sơ đồ khối ...........................................................................................................64
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Các tham số trong bảng lích phát tín....................................................................2
Bảng 1.2: Kết quả của chương trình đánh giá độ chính xác ...............................................14
Bảng 1.3: Thống kê tọa độ vệ tinh PRN02 tính theo cách tính thuận theo 96 thời điểm ...15
Bảng 1.4: Thống kê tọa độ vệ tinh PRN05 tính theo cách tính nghịch theo 96 thời điểm .20
Bảng 1.5: Thống kê tọa độ vệ tinh PRN09 tính theo cách tính kết hợp theo 96 thời điểm 24
Bảng 1.6: Sai số trung phương xác định tọa độ theo các phương ......................................36
Bảng 2.1: Bảng thống kê Nmax, Nmin của mô hình WGS84 ................................................50
Bảng 2.2: Bảng thống kê Nmax, Nmin của mơ hình VN2000 ...............................................52
Bảng 3.1: Tọa độ máy thu tại 96 thời điểm trong ngày được tính từ 4 vệ tinh ..................68
Bảng 3.2: Tọa độ máy thu tại 96 thời điểm trong ngày tính từ 6 vệ tinh ...........................71
Định Vị Vệ Tinh GPS
GVHD: Thầy Nguyễn Ngọc Lâu
BÀI TẬP LỚN SỐ 1: TÍNH TỌA ĐỘ VỆ TINH
I. YÊU CẦU:
-
Mỗi sinh viên chép một bản lịch phát tín từ website www://sopac.ucsd.edu
-
Chọn ra 1 vệ tinh để tính tọa độ.
-
Viết chương trình tính toạ độ vệ tinh theo 15 phút chẳn từ 00:00:00 đến 23:45:00 của
một ngày.
-
Yêu cầu tính tọa độ vệ tinh theo sơ đồ sau:
0h
2h
4h
24h
II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN
1. Cơ sở lý thuyết
Bản lịch phát tín là nội dung quan trọng nhất của thông báo hàng hải, nhằm cung
cấp cho người sử dụng các thông tin cần thiết để xác định toạ độ vệ tinh ở thời
điểm đo.
Hình 1.1: Cấu trúc bản lịch phát tín theo định dạng RINEX
1
Định Vị Vệ Tinh GPS
GVHD: Thầy Nguyễn Ngọc Lâu
Các tham số trong bản lịch phát tín.
Bảng 1.1: Các tham số trong bảng lích phát tín
𝑃𝑅𝑁
Số hiệu vệ tinh
Các tham số thời gian
𝑡0𝑒
Thời gian tham khảo của bản lịch
𝑡0𝑐
Thời gian tham khảo của đồng hồ vệ tinh
𝑎0 , 𝑎1 , 𝑎2
Các hệ số đa thức để tính số hiệu chỉnh đồng hồ
Các phần tử Kepler
𝑖
Góc nghiêng của mặt phẳng quỹ đạo so với mặt phẳng xích đạo.
Ω
Hồng kinh của điểm thăng
𝑎
Bán trục dài của elipse quỹ đạo
𝑒
Tâm sai của elipse quỹ đạo
𝜔
Góc cận điểm
𝑡0
Thời điểm vệ tinh đi qua cận điểm
Các tham số nhiễu của bản lịch
Δ𝑛
Hiệu chuyển động trung bình với giá trị đã tính
Ω
Tốc độ thay đổi của điểm thăng
𝑖
Tốc độ thay đổi của góc nghiêng
𝐶𝑢𝑠
Biên độ của số hiệu chỉnh điều hoà sin vào đối số vĩ độ
𝐶𝑢𝑐
Biên độ của số hiệu chỉnh điều hoà cosin vào đối số vĩ độ
𝐶𝑖𝑠
Biên độ của số hiệu chỉnh điều hồ sin vào góc nghiêng
𝐶𝑖𝑐
Biên độ của số hiệu chỉnh điều hồ cosin vào góc nghiêng
𝐶𝑟𝑠
Biên độ của số hiệu chỉnh điều hồ sin vào bán kính quỹ đạo
2
Định Vị Vệ Tinh GPS
GVHD: Thầy Nguyễn Ngọc Lâu
𝐶𝑟𝑐
Biên độ của số hiệu chỉnh điều hồ cosin vào bán kính quỹ đạo
Tính tọa độ vệ tinh từ bản lịch phát tín
Các hằng số (WGS84)
𝜇 = 3.986008 × 1014 𝑚3 /𝑠𝑒𝑐 2
Hằng số trọng trường trái đất
Ω̇𝑒 = 7.292115147 × 10−5 𝑟𝑎𝑑/𝑠𝑒𝑐
Vận tốc quay trung bình Trái Đất
𝜋 = 3.1415926535898
Số Pi
Tính độ dời thực
𝑡𝑘 = 𝑡 − 𝑡𝑜𝑒
Thời gian tính từ chu kỳ tham khảo
𝜇
+ ∆𝑛
𝑎3
Chuyển độ trung bình đã hiệu chỉnh
𝑛=√
Khoảng cách trung bình từ cận điểm đến 𝑡𝑘
𝑀𝑘 = 𝑀0 + 𝑛. 𝑡𝑘
Tính lặp cho dị thường tâm sai 𝐸𝑘
Độ dời thực
𝑀𝑘 = 𝐸𝑘 − 𝑒𝑠𝑖𝑛𝐸𝑘
𝜐𝑘 = 𝑎𝑟𝑡𝑎𝑛 [
√1 − 𝑒 2 . 𝑠𝑖𝑛𝐸𝑘
]
𝑐𝑜𝑠𝐸𝑘 − 𝑒
Đối số vĩ độ
Đối số vĩ độ
𝜙𝑘 = 𝜐𝑘 + 𝜔
Số hiệu chỉnh
𝛿𝑢𝑘 = 𝐶𝑢𝑠 . 𝑠𝑖𝑛2𝜙𝑘 + 𝐶𝑢𝑐 . 𝑐𝑜𝑠2𝜙𝑘
Đối số vĩ độ đã hiệu chỉnh
𝑢𝑘 = 𝜙𝑘 + 𝛿𝑢𝑘
Bán kính quĩ đạo đã hiệu chỉnh
Bán kính
Vị trí trên quĩ đạo
𝑟𝑘 = 𝑎(1 − 𝑒. 𝑐𝑜𝑠𝐸𝑘 ) + 𝐶𝑟𝑠 . 𝑠𝑖𝑛2𝜙𝑘
+ 𝐶𝑟𝑐 . 𝑐𝑜𝑠2𝜙𝑘
𝑥𝑘 = 𝑟𝑘 . 𝑐𝑜𝑠𝑢𝑘 ; 𝑦𝑘 = 𝑟𝑘 . 𝑠𝑖𝑛𝑢𝑘
3
Định Vị Vệ Tinh GPS
GVHD: Thầy Nguyễn Ngọc Lâu
Góc nghiêng quĩ đạo đã hiệu chỉnh
𝑖𝑘 = 𝑖0 + 𝐶𝑖𝑠 . 𝑠𝑖𝑛2𝜙𝑘 + 𝐶𝑖𝑐 . 𝑐𝑜𝑠2𝜙𝑘 + 𝑖.̇ 𝑡𝑘
Điểm thăng đã hiệu chỉnh
Ω𝑘 = Ω0 + (Ω̇ − Ω̇𝑒 ). 𝑡𝑘 − Ω̇𝑒 . 𝑡𝑜𝑒
Hoàng kinh điểm thăng
Tọa độ vệ tinh trong WGS-84
𝑥𝑒 = 𝑥𝑘 . 𝑐𝑜𝑠Ω𝑘 − 𝑦𝑘 𝑠𝑖𝑛Ω𝑘 𝑐𝑜𝑠𝑖𝑘
𝑦𝑒 = 𝑥𝑘 . 𝑠𝑖𝑛Ω𝑘 + 𝑦𝑘 𝑐𝑜𝑠Ω𝑘 𝑐𝑜𝑠𝑖𝑘
𝑧𝑒 = 𝑦𝑘 . 𝑠𝑖𝑛𝑖𝑘
2. Phương pháp tính
Chúng ta sẽ tính tốn tọa độ vệ tinh theo 3 cánh: tính thuận, tính nghịch và tính kết
hợp.
Phương pháp tính thuận
Cách tính thuận : là tại một thời điểm tính tọa độ vệ tinh, ta sử dụng bộ tham số
trong bản lịch phát tín với thời gian kế ngay trước, gần thời điểm tính nhất. Như
hình sau:
0h
2h
4h
24h
Hình 1.2: Sơ đồ tính tọa độ vệ tinh theo cách tính thuận
Cụ thể như sau: từ 0h đến 1h45 với bước nhảy 15 phút ta sẽ lấy bộ tham số tại mốc
0h, từ 2h đến 3h45 (cũng bước nhảy 15 phút) ta sử dụng bộ tham số lúc 2h. Tương
tự cho đến 23h45.
Phương pháp tính ngược
Cách tính ngược : là tại một thời điểm tính tọa độ vệ tinh, ta sử dụng bộ tham số
trong bản lịch phát tín với thời gian kế ngay sau, gần thời điểm tính nhất. Như hình
sau:
4
Định Vị Vệ Tinh GPS
GVHD: Thầy Nguyễn Ngọc Lâu
0h
2h
4h
24h
Hình 1.3: Sơ đồ tính tọa độ vệ tinh theo cách tính ngược
Cụ thể như sau: bộ tham số 2h sẽ được dùng để tính tọa độ thời điểm 1h45 trờ về
0h15 với bước nhảy 15 phút. Bộ tham số 4h sẽ được dùng để tính tọa độ thời điểm
3h45 về 2h15. Tương tự đến thời điểm 24h.
Phương pháp tính kết hợp
Cách tính kết hợp (thuận-nghịch): là khi tính toạ độ vệ tinh tại một thời điểm, ta
sử dụng đồng thời 2 bộ tham số kề trước nó (gọi là tính thuận ) và kề sau nó (gọi là
tính nghịch) để kết hợp lại. Khi đó, mỗi thành phần toạ độ sẽ được tính như sau:
𝑋̅ (𝑡 ) = 𝑃1 𝑋1 (𝑡 ) + 𝑃2 𝑋2 (𝑡)
Với: - 𝑋1 , 𝑋2 lần lượt là thành phần toạ độ vệ tinh theo cách tính thuận và các tính
nghịch.
- P1 , P2 là các giá trị trọng số thỏa P1 + P2 = 1 và được tính như sau:
𝑃1 (𝑡 ) =
𝑡2 − 𝑡
𝑡 − 𝑡1
𝑣à 𝑃2 (𝑡 ) =
𝑡2 − 𝑡1
𝑡2 − 𝑡1
Cách đánh giá độ chính xác
Lấy kết quả tọa độ vệ tinh PRNxx tính được, ta so sánh với toạ độ chính xác vệ tinh
PRNxx được cung cấp theo bản lịch chính xác IGS. Cách tính tốn so sánh như sau:
- Đầu tiên tính các giá trị độ lệch giữa toạ độ tính được và toạ độ được cung cấp
tại bản lịch chính xác:
∆𝑋𝑖 = 𝑋𝑖 − 𝑋𝑖𝐼𝐺𝑆 ; ∆𝑌𝑖 = 𝑌𝑖 − 𝑌𝑖𝐼𝐺𝑆 ; ∆𝑍𝑖 = 𝑍𝑖 − 𝑍𝑖𝐼𝐺𝑆
Trong đó: 𝑖 là thời điểm thứ 𝑖 (𝑖 = ̅̅̅̅̅̅
1: 96)
5
Định Vị Vệ Tinh GPS
GVHD: Thầy Nguyễn Ngọc Lâu
- Tiếp theo tính sai số trung phương theo từng thành phần X, Y, Z của vệ tinh.
∑ ∆𝑋𝑖2
𝑚𝑋 = ±√
96−1
; 𝑚 𝑌 = ±√
∑ ∆𝑌𝑖2
96−1
∑ ∆𝑍𝑖2
; 𝑚 𝑍 = ±√
96−1
- Sai số trung phương vị trí 3 chiều được tính như sau:
𝑚𝑃 = ±√𝑚𝑋2 + 𝑚𝑌2 + 𝑚𝑍2
3. Sơ đồ khối
a. Sơ đồ khối cho các cách tính thuận.
6
Định Vị Vệ Tinh GPS
GVHD: Thầy Nguyễn Ngọc Lâu
Begin
Tạo dữ liệu đọc từ file bảng lịch “auto2590.16n” lấy ra dữ liệu
chứa bộ tham số của VT PRNxx lưu thành “dataxx.txt”
Khai báo các hằng số WGS84
Tạo ra file kết quả “ketquatinhthuan_VTxx.txt” để
ghi kết quả tính vào
Đọc dữ liệu từ file “dataxx.txt” lấy ra bộ
tham số của các thời điểm
Đ
S
end
Vòng lặp lấy dữ liệu trên file
12 lần
Đưa bộ tham số vào ma trận A
t=345600
T1=t+6300
j=t
j<=t1
S
Đ
Tính tọa độ VT PRNxx
theo CT tính thuận
Xuất kết quả ghi
vào file kết quả
j=t+900
Hình 1.4 Sơ đồ khối cách tính thuận
b. Sơ đồ khối cho các cách tính nghịch.
7
Định Vị Vệ Tinh GPS
GVHD: Thầy Nguyễn Ngọc Lâu
Begin
Tạo dữ liệu đọc từ file bảng lịch “auto2590.16n” lấy ra dữ liệu
chứa bộ tham số của VT PRNxx lưu thành “dataxx.txt”
Khai báo các hằng số WGS84
Tạo ra file kết quả “ketquatinhnghich_VTxx.txt” để
ghi kết quả tính vào
Đọc dữ liệu từ file “dataxx.txt” lấy ra bộ
tham số của các thời điểm
Đọc 7 dòng đầu, đọc bộ tham số tiếp theo
trong file “dataxx.txt” lấy dữ liệu
Đưa bộ tham số vào ma trận A
Tính cho thời điểm
0h0'
Đọc 7 dòng tiếp theo, đọc bộ tham số trong
file “dataxx.txt” lấy dữ liệu
Đ
`
j=t
j<=t1
S
Vòng lặp lấy dữ liệu trên file
12 lần
t=345600+900
t1=t+6300
S
end
Đ
Tính tọa độ VT PRNxx
theo CT tính nghịch
j=t+900
Xuất kết quả ghi
vào file kết quả
Hình 1.5: Sơ đồ khối cách tính nghịch
8
Định Vị Vệ Tinh GPS
GVHD: Thầy Nguyễn Ngọc Lâu
c. Sơ đồ khối cho các cách tính kết hợp.
Begin
Đọc file “ketquatinhthuan_VTxx.txt” (1)
Đọc file “ketquatinhnghich_VTxx.txt” (2)
Tạo file “ketquatinhkethop_VTxx.txt” để ghi kết quả tính vào
Đưa dữ liệu file (1) vào ma trận A
Đưa dữ liệu file (2) vào ma trận B
i=1
i<=96
S
end
Đ
Tính tọa độ VT PRNxx
theo công thức kết hợp
Xuất kết quả ghi
vào file kết quả
i=i+1
Hình 1.6 Sơ đồ khối cách tính kết hợp
d. Sơ đồ khối các đánh giá độ chính xác.
9
Định Vị Vệ Tinh GPS
GVHD: Thầy Nguyễn Ngọc Lâu
Begin
Tạo dữ liệu đọc từ file “gbm19144.sp3” lấy ra dữ liệu tọa độ
chính xác của VT PRNxx lưu thành “dataxx_IGS.txt” (1)
Đọc dữ liệu file “ketquatinh’K’_VTxx.xtx”
(2)
Tạo ra file kết quả “dolechsovoiIGS_cachtinh’K’_VTxx.txt”
K ở đây là theo 3 cách tính
Đưa dữ liệu file (2) vào ma trận B
Đưa dữ liệu file A vào ma trận A
i=1
i<=96
S
end
Đ
Tính ∆X,∆Y,∆Z, mX,mY,mZ
dựa vào A và B
Xuất kết quả ghi
vào file kết quả
i=i+1
Hình 1.7 Sơ đồ khối đánh giá độ chính xác
III. CÁCH THỰC HIỆN
1. Các bước thực hiện
- Vào trang web , lấy dữ liệu bản lịch phát tín ngày 15/9/2016.
Download file về và có tên là “auto2590.16n”.
10
GVHD: Thầy Nguyễn Ngọc Lâu
Định Vị Vệ Tinh GPS
- Vào trang web sau: download bản lịch
chính xác IGS cùng ngày với bản lịch phát tín là ngày 15/9/2016. Ta có file “gbm19144.sp3”
- Tính tốn tọa độ của 1 vệ tinh cho các thời điềm từ 0:0:0 23:45:00 các thời điểm cách
nhau 15 phút. Ở bài tập này để tăng tính chính xác ta sẽ tính tọa độ của 4 vệ tinh theo 3 cách
tính.
- Đánh giá độ chính xác tọa độ vệ tinh.(so sánh tọa vệ tính tính được với tọa độ chính xác
của IGS )
- Vẽ đồ thị thể hiện các sai số theo các phương.
2. Chương trình giải thuật (các chương trình con)
Ở bài này, ta sẽ tính tọa độ cho 4 vệ tinh (PRN02;PRN05;PRN09;PRN11), 4 vệ tinh này là
tùy chọn. Chương trình giải thuật gồm các chương trình con sau:
- Chương trình “taodulieu.m”
Ta tiến hành lọc dữ liệu từ file “auto2590.16n” lấy ra dữ liệu của từng vệ tinh thơng qua
chương trình “taodulieu.m”. Chương trình “taodulieu” có dữ liệu vào là file “auto2590.16n”
và kết quả chương trình trả về là dữ liệu của các vệ tinh tương ứng, ở đây ta chỉ lấy dữ liệu
4 vệ tinh là: 2;5;9;11 tương ứng với kết quả “data02.txt” ; “data05.txt”; “data09.txt”;
“data11.txt”.
- Chương trình “taodulieu_IGS.m”
Tương tự ta cũng tiến hành lọc dữ liệu file “gbm19144.sp3” lấy ra dữ liệu bản lịch chính
xác IGS của từng vệ tinh thơng qua chương trình “taodulieu_IGS.m”. Chương trình
“taodulieu_IGS” có dữ liệu vào là file “gbm19144.sp3” và kết quả chương trình trả về là dữ
liệu chính xác của các vệ tinh tương ứng, ở đây ta chỉ lấy dữ liệu của 4 vệ tinh là: 2;5;9;11
tương ứng với kết quả “data02_IGS.txt”; “data05_IGS.txt”; “data09_IGS.txt”;
“data11_IGS.txt”;
- Chương trình “tinhthuan.m”
11
Định Vị Vệ Tinh GPS
GVHD: Thầy Nguyễn Ngọc Lâu
+ Tham số nhập: tên các vệ tinh (lúc đó chương trình sẽ lấy dữ liệu của các vệ tinh tương
ứng), cụ thể ở đây là “VT02” sẽ lấy dữ liệu file “data02.txt” ; “VT05” sẽ lấy dữ liệu file
“data05.txt”; “VT09” sẽ lấy dữ liệu file “data09.txt”; “VT11” sẽ lấy dữ liệu file “data11.txt”.
+ Kết quả chương trình trả về là file tọa độ theo cách tính thuận của các vệ tinh tương ứng
với dữ liệu vào cho 96 thời điểm.
- Chương trình “tinhnghich.m”
+ Tham số nhập: tên các vệ tinh (lúc đó chương trình sẽ lấy dữ liệu của các vệ tinh tương
ứng), cụ thể ở đây là “VT02” sẽ lấy dữ liệu file “data02.txt” ; “VT05” sẽ lấy dữ liệu file
“data05.txt”; “VT09” sẽ lấy dữ liệu file “data09.txt”; “VT11” sẽ lấy dữ liệu file “data11.txt”.
+ Kết quả chương trình trả về là file tọa độ theo cách tính nghịch của các vệ tinh tương ứng
với dữ liệu vào cho 96 thời điểm.
- Chương trình “tinhkethop.m”
+ Tham số nhập: tên các vệ tinh (lúc đó chương trình sẽ lấy dữ liệu của các vệ tinh tương
ứng), cụ thể ở đây là “VT02” sẽ lấy dữ liệu file “ketquatinhthuan_VT2.txt” và file
“ketquatinhnghich_VT2.txt” ; “VT05” sẽ lấy dữ liệu file “ketquatinhthuan_VT5.txt” và
file “ketquatinhnghich_VT5.txt” ; “VT09” sẽ lấy dữ liệu file “ketquatinhthuan_VT9.txt”
và
file
“ketquatinhnghich_VT9.txt”;
“VT11”
sẽ
lấy
dữ
liệu
file
“ketquatinhthuan_VT11.txt” và file “ketquatinhnghich_VT11.txt” ;
+ Kết quả chương trình trả về là file tọa độ theo cách tính kết hợp của các vệ tinh tương với
dữ liệu vào cho 96 thời điểm
- Chương trình “danhgia_thuan.m”
+ Tham số nhập: tên các vệ tinh (lúc đó chương trình sẽ lấy dữ liệu của các vệ tinh tương
ứng), cụ thể ở đây là “VT02” sẽ lấy dữ liệu file “ketquatinhthuan_VT2.txt” và file
“data02_IGS.txt”
; “VT05” sẽ lấy dữ liệu file “ketquatinhthuan_VT5.txt” và file
“data05_IGS.txt”
; “VT09” sẽ lấy dữ liệu file “ketquatinhthuan_VT9.txt” và file
12
GVHD: Thầy Nguyễn Ngọc Lâu
“data09_IGS.txt”
Định Vị Vệ Tinh GPS
; “VT11” sẽ lấy dữ liệu file “ketquatinhthuan_VT11.txt” và file
“data11_IGS.txt.txt” ;
+ Kết quả chương trình trả về file độ lệch so với IGS theo cách tính thuận của các vệ tinh
tương ứng với dữ liệu đầu vào và các giá trị Mx. My, Mz
- Chương trình “danhgia_nghich.m”
+ Tham số nhập: tên các vệ tinh (lúc đó chương trình sẽ lấy dữ liệu của các vệ tinh tương
ứng), cụ thể ở đây là “VT02” sẽ lấy dữ liệu file “data02_IGS.txt” và file
“ketquatinhnghich_VT2.txt”
; “VT05” sẽ lấy dữ liệu file “data05_IGS.txt” và file
“ketquatinhnghich_VT5.txt”
; “VT09” sẽ lấy dữ liệu file “data09_IGS.txt” và file
“ketquatinhnghich_VT9.txt”
; “VT11” sẽ lấy dữ liệu file “data11_IGS.txt” và file
“ketquatinhnghich_VT11.txt” ;
+ Kết quả chương trình trả về file độ lệch so với IGS theo cách tính nghịch của các vệ tinh
tương ứng với dữ liệu đầu vào và các giá trị Mx. My, Mz
- Chương trình “danhgia_kethop.m”
+ Tham số nhập: tên các vệ tinh (lúc đó chương trình sẽ lấy dữ liệu của các vệ tinh tương
ứng), cụ thể ở đây là “VT02” sẽ lấy dữ liệu file “data02_IGS.txt” và file
“ketquatinhkethop_VT2.txt”
; “VT05” sẽ lấy dữ liệu file “data05_IGS.txt” và file
“ketquatinhkethop_VT5.txt”
; “VT09” sẽ lấy dữ liệu file “data09_IGS.txt” và file
“ketquatinhkethop_VT9.txt”
; “VT11” sẽ lấy dữ liệu file “data11_IGS.txt” và file
“ketquatinhkethop_VT11.txt” ;
+ Kết quả chương trình trả về file độ lệch so với IGS theo cách tính kết hợp của các vệ tinh
tương ứng với dữ liệu đầu vào và các giá trị Mx. My, Mz
3. Tiến hành chạy chương trình
- Chạy chương trình “cachtinhthuan.m”
(đường dẫn: ...\PhamHaiNhu\BAI1\cachtinhthuan.m)
13
Định Vị Vệ Tinh GPS
GVHD: Thầy Nguyễn Ngọc Lâu
Để tính tọa độ vệ tinh theo cách tính thuận. Kết quả chương trình trả về là các file
“ketquatinhthuan_VT2.txt”; “ketquatinhthuan_VT5.txt”; “ketquatinhthuan_VT9.txt”;
“ketquatinhthuan_VT11.txt”
- Chạy chương trình “cachtinhnghich.m”
(đường dẫn: ...\PhamHaiNhu\BAI1\cachtinhnghich.m)
Để tính tọa độ vệ tinh theo cách tính nghịch. Kết quả chương trình trả về là các file
“ketquatinhnghich_VT2.txt”; “ketquatinhnghich_VT5.txt”;
“ketquatinhnghich_VT9.txt”; “ketquatinhnghich_VT11.txt”
- Chạy chương trình “ cachtinhkethop.m”
(đường dẫn: ...\PhamHaiNhu\BAI1\cachtinhkethop.m)
Để tính tọa độ vệ tinh theo cách tính kết hợp. Kết quả chương trình trả về là các file
“ketquatinhkethop_VT2.txt”; “ketquatinhkethop_VT5.txt”; “ketquatinhkethop_VT9.txt”;
“ketquatinhkethop_VT11.txt”
- Chạy chương trình “ danhgiadochinhxac.m”
(đường dẫn: ...\PhamHaiNhu\BAI1\danhgiadochinhxac.m)
Để đánh gia độ chính xác.
Kết quả chương trình trả về là các file trong bảng sau:
Bảng 1.2: Kết quả của chương trình đánh giá độ chính xác
Cách tính thuận
dolechsovoiIGS_cachtinhthuan_
VT2.txt
dolechsovoiIGS_cachtinhthuan_
VT5.txt
dolechsovoiIGS_cachtinhthuan_
VT9.txt
dolechsovoiIGS_cachtinhthuan_
VT11.txt
Cách tính nghịch
dolechsovoiIGS_cachtinhnghich_
VT2.txt
dolechsovoiIGS_cachtinhnghich_
VT5.txt
dolechsovoiIGS_cachtinhnghich_
VT9.txt
dolechsovoiIGS_cachtinhnghich_
VT11.txt
Cách tính kết hợp
dolechsovoiIGS_cachtinhkethop_
VT2.txt
dolechsovoiIGS_cachtinhkethop_
VT5.txt
dolechsovoiIGS_cachtinhkethop_
VT9.txt
dolechsovoiIGS_cachtinhkethop_
VT11.txt
Saisotrungphuongxacdinhtoadotheocacphuong.txt
14
Định Vị Vệ Tinh GPS
GVHD: Thầy Nguyễn Ngọc Lâu
- Chạy chương trình “saisotheophuongX.m”
(đường dẫn: ...\PhamHaiNhu\BAI1\saisotheophuongX.m)
Kết quả là đồ thị thể hiện sai số theo phương X bằng 3 cách tính của 4 vệ tinh
- Chạy chương trình “saisotheophuongY.m”
(đường dẫn: ...\PhamHaiNhu\BAI1\saisotheophuongY.m)
Kết quả là đồ thị thể hiện sai số theo phương X bằng 3 cách tính của 4 vệ tinh
- Chạy chương trình “saisotheophuongZ.m”
(đường dẫn: ...\PhamHaiNhu\BAI1\saisotheophuongZ.m)
Kết quả là đồ thị thể hiện sai số theo phương X bằng 3 cách tính của 4 vệ tinh
IV. KẾT QUẢ & NHẬN XÉT
1. Kết quả
- Chạy chương trình “cachtinhthuan.m”
Kết quả là tọa độ vệ tinh PRN02 , PRN05, PRN09. PRN11 tính theo cách tính thuận theo
96 thời điểm bắt đầu từ 00:00:00 đến 23:45:00 ngày 15/9/2016
Sau đây em chỉ đưa tọa độ đầy đủ của vệ tinh PRN02 từ file “ketquatinhthuan_VT2.txt”
qua bảng 1.3 và hình ảnh kết quả của các vệ tinh cịn lại.
Bảng 1.3: Thống kê tọa độ vệ tinh PRN02 tính theo cách tính thuận theo 96 thời điểm
VT
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
gio
0
0
0
0
1
1
1
1
2
2
2
phut
0
15
30
45
0
15
30
45
0
15
30
X
17197.13
16399.31
15677.89
15056.68
14552.25
14173.36
13920.65
13786.82
13757.01
13809.6
13917.23
Y
-3962.95
-1727.48
631.6034
3070.288
5541
7994.377
10381.06
12653.51
14767.63
16684.39
18371.05
Z
-19280.6
-20291
-20935.4
-21203
-21089.9
-20599.5
-19741.9
-18534.3
-16999.5
-15166.4
-13068.8
15
Định Vị Vệ Tinh GPS
GVHD: Thầy Nguyễn Ngọc Lâu
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
3
3
3
3
4
4
4
4
5
5
5
5
6
6
6
6
7
7
7
7
8
8
8
8
9
9
9
9
10
10
10
10
11
11
11
11
12
12
12
12
45
0
15
30
45
0
15
30
45
0
15
30
45
0
15
30
45
0
15
30
45
0
15
30
45
0
15
30
45
0
15
30
45
0
15
30
45
0
15
30
45
14048.04
14167.12
14238
14224.22
14090.86
13806
13342.03
12676.79
11794.54
10686.62
9351.909
7797.017
6036.165
4090.855
1989.229
-234.715
-2542.19
-4890.84
-7236.04
-9532.39
-11735.2
-13801.8
-15693.5
-17376
-18821.6
-20009.4
-20926.5
-21568.2
-21938.2
-22048.5
-21919
-21576.2
-21052.7
-20385.4
-19614.3
-18780.4
-17924.3
-17084.5
-16295.4
-15586.4
-14980.3
19802.23
20960.61
21837.36
22432.24
22753.35
22816.57
22644.84
22267.09
21717.02
21031.77
20250.46
19412.74
18557.24
17720.2
16934.13
16226.62
15619.34
15127.24
14758.02
14511.85
14381.31
14351.75
14401.76
14504.06
14626.54
14733.55
14787.39
14749.86
14583.93
14255.39
13734.4
12996.96
12026.12
10812.92
9357.068
7667.161
5760.644
3663.313
1408.459
-964.239
-3410.17
-10744.5
-8235.01
-5584.5
-2838.9
-45.2257
2749.245
5497.751
8154.708
10676.42
13021.67
15152.3
17033.73
18635.4
19931.19
20899.79
21524.97
21795.84
21707.06
21258.97
20457.64
19314.88
17848.16
16080.46
14040.02
11760.01
9278.094
6635.893
3878.347
1052.997
-1790.83
-4602.93
-7333.15
-9932.38
-12353.5
-14552.5
-16489.3
-18128.5
-19440.3
-20401.2
-20994.3
-21209.6
16
Định Vị Vệ Tinh GPS
GVHD: Thầy Nguyễn Ngọc Lâu
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
13
13
13
13
14
14
14
14
15
15
15
15
16
16
16
16
17
17
17
17
18
18
18
18
19
19
19
19
20
20
20
20
21
21
21
21
22
22
22
22
23
0
15
30
45
0
15
30
45
0
15
30
45
0
15
30
45
0
15
30
45
0
15
30
45
0
15
30
45
0
15
30
45
0
15
30
45
0
15
30
45
0
-14492.6
-14131.1
-13895.2
-13776.5
-13759.3
-13821
-13933.7
-14064.8
-14179.3
-14240.6
-14212.3
-14059.8
-13751.8
-13261.3
-12566.9
-11654
-10514.7
-9149.2
-7565
-5777.39
-3808.82
-1688.29
549.4728
2865.125
5215.909
7557.024
9843.071
12029.54
14074.29
15939
17590.42
19001.58
20152.73
21032.01
21635.9
21969.29
22045.29
21884.65
21514.94
20969.35
20285.35
-5881.41
-8328.49
-10702.2
-12955.4
-15044.5
-16931.5
-18584.3
-19978.8
-21098.8
-21936.6
-22493.2
-22777.8
-22807.2
-22605.3
-22201.7
-21630.8
-20930
-20138.5
-19296
-18440.9
-17609
-16832.1
-16137.2
-15544.9
-15069.3
-14717
-14487.2
-14371.4
-14354.1
-14412.9
-14519.8
-14642.2
-14744
-14787.5
-14734.3
-14547.9
-14194.5
-13644.9
-12876.2
-11872.4
-10625.6
-21044.3
-20502.6
-19595.8
-18341.6
-16764
-14892.4
-12761.3
-10409
-7877.49
-5211.17
-2456.18
340.3695
3131.234
5869.774
8510.626
11010.4
13328.26
15426.54
17271.15
18832.15
20084.04
21006.2
21583.13
21804.68
21666.31
21169.12
20319.99
19131.5
17621.89
15814.9
13739.45
11429.37
8922.89
6262.131
3492.435
661.6364
-2180.76
-4984.51
-7699.54
-10276.9
-12670
17
Định Vị Vệ Tinh GPS
GVHD: Thầy Nguyễn Ngọc Lâu
2
2
2
23
23
23
15
30
45
19503.09
18663.7
17807.58
-9136.88
-7415.98
-5481.54
-14835.2
-16732.9
-18328.7
Hình 1.8: kết quả xuất ra tọa độ vệ tinh PRN05 tính theo cách tính thuận
18
