Ứng dụng anten thông minh và lọc kalman để cải thiện chất lượng truyền dẫn và độ chính xác của hệ thống GPS

Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------

PHAN ĐẶNG TUẤN ANH

ỨNG DỤNG ANTEN THÔNG MINH VÀ LỌC KALMAN
ĐỂ CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG TRUYỀN DẪN
VÀ ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA HỆ THỐNG GPS
Chuyên ngành : Vô tuyến điện tử.

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2007


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
Cán bộ hướng dẫn khoa học :TS. ĐỖ HỒNG TUẤN
Cán bộ chấm nhận xét 1 :...................................................................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 2 :...................................................................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN
THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 03 tháng 01 năm 2008


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC

Tp. HCM, ngày 16 tháng 07 năm 2007
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: PHAN ĐẶNG TUẤN ANH...........................Phái: nam ........................
Ngày, tháng, năm sinh: 10 / 01 / 1979 .......................................Nơi sinh: Tp.HCM..........
Chuyên ngành: vô tuyến điện tử ................................................MSHV: 01405297 ..........
I- TÊN ĐỀ TÀI: Ứng dụng anten thông minh và lọc Kalman để cải thiện chất
lượng truyền dẫn và độ chính xác của hệ thống GPS....................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ (Ngày bắt đầu thực hiện LV ghi trong Quyết định
giao đề tài): 16/07/2007 ......................................................................................................
IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:16/12/2007 ....................................................
V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS.ĐỖ HỒNG TUẤN.......................................................
.............................................................................................................................................
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

(Học hàm, học vị, họ tên và chữ ký)

CN BỘ MÔN
QL CHUYÊN NGÀNH

TS. ĐỖ HỒNG TUẤN

Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được Hội đồng chun ngành thơng qua.
TRƯỞNG PHỊNG ĐT – SĐH

Ngày
tháng
năm
TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH


LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, tôi xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tập thể giảng viên của
trường đại học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh nói chung cũng như của khoa
Điện_Điện tử và bộ mơn Điện tử_Viễn thơng nói riêng, cảm ơn các thầy, các cơ đã
tận tình truyền đạt những kiến thức bổ ích mà giờ đây sẽ là hành trang thiết thực
giúp tơi hồn thành tốt cơng việc của mình.
Đặc biệt, tơi xin chân thành cảm ơn Tiến sĩ Đỗ Hồng Tuấn, người thầy đã rất
nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ tơi trong suốt q trình thực hiện luận văn này.
Bên cạnh đó, để có được kết quả của ngày hơm nay, ngồi cơng lao to lớn của
các thầy, các cơ, tơi cịn nhận được sự quan tâm, động viên và giúp đỡ về mọi mặt
từ phía gia đình và bè bạn. Xin được gửi lời biết ơn chân thành nhất đến tất cả mọi
người.
Với những hỗ trợ như vậy, cùng sự nỗ lực phấn đấu của bản thân, tơi đã cố gắng
hồn thành luận văn tốt nghiệp này một cách tốt nhất. Tuy nhiên, do bất cập về thời
gian và lượng kiến thức còn hạn chế nên chắc chắn trong luận văn sẽ không tránh
khỏi những sai sót, tơi rất mong có được sự thơng cảm và những ý kiến đóng góp
xây dựng từ phía Hội đồng đánh giá luận văn, các thầy cô giáo cùng các bạn đọc.
Xin chân thành cảm ơn !
Tp.Hồ Chí Minh, ngày 16 tháng 07 năm 2007
Phan Đặng Tuấn Anh

TĨM TẮT LUẬN VĂN
Với đề tài: ‘Ứng dụng anten thơng minh và lọc Kalman để cải thiện chất lượng
truyền dẫn và độ chính xác của hệ thống GPS’, nội dung của luận văn bao gồm 3
phần chính là giới thiệu hệ thống định vị toàn cầu GPS, ứng dụng anten thông
minh để cải thiện chất lượng truyền dẫn trong hệ thống GPS, và ứng dụng lọc
Kalman để cải thiện độ chính xác trong hệ thống GPS.
Ở phần thứ nhất, những kiến thức tổng quan về hệ thống định vị toàn cầu GPS
sẽ được giới thiệu, chẳng hạn như cấu tạo của hệ thống, mơ hình tín hiệu của hệ
thống, cách thức hoạt động của hệ thống, các phương pháp định vị, các sai số ảnh
hưởng đến hệ thống, kĩ thuật DGPS… Mục đích chính của phần này là mơ tả tổng
quan hệ thống GPS, qua đó thấy được điểm yếu cơ bản của hệ thống này là cơng
suất tín hiệu rất bé, dẫn đến dễ bị ảnh hưởng của các nguồn nhiễu. Đặt ra vấn đề cần
giải quyết là làm thế nào để cải thiện chất lượng truyền dẫn cũng như độ chính xác
của bài tốn định vị trong hệ thống GPS.
Phần 2 và phần 3 chính là giải pháp cho vấn đề được đặt ra ở phần 1. Trong đó,
phần 2 đề cập đến giải pháp để nâng cao chất lượng truyền dẫn tín hiệu trong hệ
thống GPS, đó là sử dụng anten thông minh. 5 giải thuật anten thông minh được
nghiên cứu trong phần này, bao gồm Single LCMV beamforming, Multiple LCMV
beamforming, Minimize LCMV beamforming, Constrained LMS beanforming và
Unconstrained LMS beamforming. Mỗi giải thuật mang có 1 hiệu quả và phạm vi
ứng dụng nhất định trong hệ thống GPS nhằm nâng cao chất lượng truyền dẫn tín
hiệu của hệ thống. Kết quả mô phỏng bằng Matlab sẽ cho thấy điều này.
Phần 3 đề cập đến giải pháp để cải thiện độ chính xác trong bài tốn định vị
bằng GPS, đó là sử dụng lọc Kalman. Bộ lọc Kalman được áp dụng trong phần này
là bộ lọc Kalman mở rộng với mơ hình tín hiệu hệ thống GPS là mơ hình phi tuyến,
khơng kết hợp với bất kì hệ thống đo đạt nào khác. Chương trình mơ phỏng bằng
Matlab được giới thiệu trong phần này sẽ cho thấy kết quả việc ước lượng vị trí 3D
trong bài tốn định vị GPS bằng 2 phương pháp là phương pháp lặp thơng thường

và phương pháp lọc Kalman. Qua đó thấy được hiệu quả của bộ lọc Kalman trong
việc loại bỏ sai số, đưa kết quả ước lượng đạt đến độ chính xác cao, vượt trội so với
phương pháp lặp thông thường.


Luận văn thạc sĩ.
Chuyên ngành: Vô tuyến điện tử
Đề tài: Ứng dụng anten thông minh và lọc Kalman để cải thiện chất lượng truyền dẫn và độ chính xác của hệ
thống GPS.
-1-

MỤC LỤC
Đặt vấn đề: ................................................................................................................. 4
1. Tổng quan về hệ thống định vị toàn cầu GPS:................................................... 7
1.1 Cấu tạo của hệ thống GPS: ............................................................................. 7
1.2 Tín hiệu của hệ thống GPS: ............................................................................ 9
1.2.1 Dữ liệu định vị (navigation data):............................................................. 9
1.2.2 Mã (code): ................................................................................................. 10
1.2.2.1 Mã C/A:............................................................................................... 10
1.2.2.2 Mã P: ................................................................................................... 11
1.2.3 Năng lượng tín hiệu: ................................................................................ 12
1.3 Xác định khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu:........................................... 13
1.3.1 Phương pháp đo mã: ............................................................................... 13
1.3.2 Phương pháp đo pha: .............................................................................. 14
1.4 Xác định vị trí máy thu: ................................................................................ 15
1.5 Xác định vận tốc máy thu: ............................................................................ 18
1.6 Các sai số ảnh hưởng đến hệ thống GPS: .................................................... 19
1.6.1 Sai số do vệ tinh: ...................................................................................... 20
1.6.1.1 Sai số chủ định (SA – Selective Availability): ..................................... 20
1.6.1.2 Sai số quĩ đạo vệ tinh (ephemeris errors): .......................................... 21

1.6.1.3 Sai số đồng hồ vệ tinh (satellite clock error): ..................................... 21
1.6.2 Sai số khi truyền tín hiệu: ....................................................................... 22
1.6.2.1 Sai số do tầng điện li (ionospheric errors):......................................... 22
1.6.2.2 Sai số do tầng đối lưu (tropospheric errors):...................................... 24
1.6.2.3 Sai số đa đường truyền (multi-path errors): ....................................... 25
1.6.3 Sai số do máy thu: .................................................................................... 27
1.7 Phân bố hình học của các vệ tinh GPS: ....................................................... 28
1.8 Kĩ thuật DGPS (Differential GPS): .............................................................. 31

GVHD: TS. Đỗ Hồng Tuấn

HVTH: Phan Đặng Tuấn Anh


Luận văn thạc sĩ.
Chuyên ngành: Vô tuyến điện tử
Đề tài: Ứng dụng anten thông minh và lọc Kalman để cải thiện chất lượng truyền dẫn và độ chính xác của hệ
thống GPS.
-2-

1.8.1 Sai phân đơn (single difference): ............................................................ 31
1.8.2 Sai phân kép (double difference):........................................................... 32
1.8.3 Sai phân bậc 3 (tripple difference):........................................................ 32
1.8.4 DGPS cục bộ (LADGPS):........................................................................ 33
1.8.5 DGPS mở rộng (WADGPS):................................................................... 34
1.9 Máy thu tín hiệu GPS: ................................................................................... 35
1.9.1 Chức năng:................................................................................................ 35
1.9.2 Cấu tạo:..................................................................................................... 36
1.9.3 Hoạt động: ................................................................................................ 37
2. Ứng dụng anten thông minh cải thiện chất lượng truyền dẫn trong hệ thống

GPS:.......................................................................................................................... 39
2.1 Mơ hình của hệ thống và tín hiệu:................................................................ 41
2.2 Giải thuật LCMV beamforming: ................................................................. 44
2.3 Giải thuật LMS beamforming: ..................................................................... 47
2.3.1 Giải thuật Unconstrained LMS:............................................................. 47
2.3.2 Giải thuật Constrained LMS: ................................................................. 49
2.4 Mô phỏng các giải thuật anten thông minh bằng Matlab:......................... 51
2.4.1 Mô phỏng tác động của số lượng phần tử anten trong dãy anten đến
đáp ứng của hệ thống: ...................................................................................... 51
2.4.2 Mô phỏng đáp ứng của hệ thống anten thông minh dùng giải thuật
Single LCMV Beamforming: ........................................................................... 54
2.4.3 Mô phỏng đáp ứng của hệ thống anten thông minh dùng giải thuật
Multiple LCMV Beamforming:....................................................................... 56
2.4.4 Mô phỏng đáp ứng của hệ thống anten thông minh dùng giải thuật
Minimize LCMV Beamforming: ..................................................................... 57
2.4.5 Mô phỏng đáp ứng của hệ thống anten thông minh dùng giải thuật
Constrained LMS Beamforming:.................................................................... 59
2.4.6 Mô phỏng đáp ứng của hệ thống anten thông minh dùng giải thuật
Unconstrained LMS Beamforming:................................................................ 60

GVHD: TS. Đỗ Hồng Tuấn

HVTH: Phan Đặng Tuấn Anh


Luận văn thạc sĩ.
Chuyên ngành: Vô tuyến điện tử
Đề tài: Ứng dụng anten thông minh và lọc Kalman để cải thiện chất lượng truyền dẫn và độ chính xác của hệ
thống GPS.
-3-

3. Ứng dụng lọc Kalman để cải thiện độ chính xác trong hệ thống GPS: ......... 63
3.1 Sơ lược về lọc Kalman:.................................................................................. 63
3.1.1 Mơ hình hệ thống (system model): ......................................................... 64
3.1.2 Mô tả giải thuật lọc Kalman: .................................................................. 64
3.2 Lọc Kalman mở rộng (extended Kalman filter – EKF):............................ 66
3.2.1 Mơ hình hệ thống (system model): ......................................................... 66
3.2.2 Tuyến tính hóa hệ thống: ........................................................................ 67
3.2.3 Mơ tả giải thuật lọc Kalman mở rộng: .................................................. 68
3.3 Ứng dụng lọc Kalman vào hệ thống GPS:................................................... 70
3.3.1 Bố trí lọc Kalman vào máy thu GPS:..................................................... 71
3.3.2 Mơ hình tốn của hệ thống: .................................................................... 71
3.3.3 Mô phỏng giải thuật Kalman mở rộng trong GPS:.............................. 73
4. Kết luận và hướng nghiên cứu tương lai: ......................................................... 76
4.1 Kết luận:.......................................................................................................... 76
4.2 Hướng nghiên cứu tương lai: ........................................................................ 77
Tài liệu tham khảo: ................................................................................................. 79
Mục lục hình ảnh: ................................................................................................... 80
Phụ lục: .................................................................................................................... 82
Matlab code cho giải thuật Single LCMV beamforming:................................ 82
Matlab code cho giải thuật Multi LCMV beamforming:................................. 85
Matlab code cho giải thuật Minimize LCMV beamforming: .......................... 88
Matlab code cho giải thuật Constrained LMS beamforming:......................... 92
Matlab code cho giải thuật Unconstrained LMS beamforming:..................... 95
Matlab code cho giải thuật lọc Kalman: ............................................................ 99

GVHD: TS. Đỗ Hồng Tuấn

HVTH: Phan Đặng Tuấn Anh

Luận văn thạc sĩ.
Chuyên ngành: Vô tuyến điện tử
Đề tài: Ứng dụng anten thông minh và lọc Kalman để cải thiện chất lượng truyền dẫn và độ chính xác của hệ
thống GPS.
-4-

Đặt vấn đề:
Kể từ khi ra đời vào năm 1973 và chính thức đi vào hoạt động năm 1995, hệ thống
định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System) đã trở thành 1 công cụ định vị
hết sức hiệu quả không chỉ trong lĩnh vực quân sự như ý tưởng thiết kế ban đầu, mà
ngay cả trong lĩnh vực dân sự.
Với mạng lưới 24 vệ tinh chủ đạo và 1 vài vệ tinh dự trữ được phân bố trên 6 quỹ
đạo gần trịn với đường kính khoảng 20138km và nghiêng 1 góc 550 so với mặt
phẳng xích đạo, mỗi quỹ đạo có 4 vệ tinh phân bố đều, tín hiệu GPS bao phủ tồn
cầu và ln đảm bảo các máy thu trên mặt đất tại 1 thời điểm luôn thu được tín hiệu
từ ít nhất 4 vệ tinh, nếu khơng bị cản trở bởi các chướng ngại như cấu trúc hạ tầng
(nhà cửa, cầu đường …) và thậm chí là các tán lá cây che phủ bên trên máy thu. Sở
dĩ phải có điều kiện như vậy là vì tín hiệu GPS khi truyền đến mặt đất rất yếu. Do
đáp ứng các quy định quốc tế trong việc chống cường độ sóng cao tần gây nhiễu
cho các nguồn tín hiệu của các hệ thống khác, tín hiệu GPS bị giới hạn trong 1 mức
năng lượng nhất định. Năng lượng đầu vào tại anten của mỗi vệ tinh là 50W và 1
nửa mức đó là dùng cho mã C/A (mã dùng trong lĩnh vực dân sự). Với giá trị năng
lượng này, tín hiệu GPS yếu hơn nhiều lần so với mức nhiễu trung bình thu được tại
anten ở mặt đất.
Như vậy, có thể nói tín hiệu yếu là 1 nhược điểm rất lớn của hệ thống định vị tồn
cầu GPS, nó gây ra nhiều cản trở cho các ứng dụng của hệ thống này, đặc biệt là
trong lĩnh vực dân sự. Đã có rất nhiều phương pháp được đưa ra để khắc phục
nhược điểm này bao gồm cải thiện chất lượng máy thu, trạm mặt đất, dùng thêm tần
số khác (L5), truyền mã C/A trên tần số L2 và tăng năng suất tín hiệu…

Trong khn khổ đề tài này, tơi sẽ trình bày phương pháp cải thiện chất lượng và
mức cơng suất tín hiệu thu tại máy thu (dưới mặt đất) cũng như độ chính xác trong
bài tốn định vị và theo dấu (tracking) của hệ thống GPS, bằng việc ứng dụng anten
thông minh và lọc Kalman.
Cụ thể, 5 giải thuật anten thơng minh sẽ được trình bày, bao gồm Single LCMV
beamforming, Multiple LCMV beamforming, Minimize LCMV beamforming,

GVHD: TS. Đỗ Hồng Tuấn

HVTH: Phan Đặng Tuấn Anh


Luận văn thạc sĩ.
Chuyên ngành: Vô tuyến điện tử
Đề tài: Ứng dụng anten thông minh và lọc Kalman để cải thiện chất lượng truyền dẫn và độ chính xác của hệ
thống GPS.
-5-

Constrained LMS beanforming và Unconstrained LMS beamforming. Các giải thuật
được áp dụng cho các dãy anten thông minh được bố trí tại các trạm điều khiển ở
mặt đất cũng như các máy thu tín hiệu GPS.
Bộ lọc Kalman được sử dụng trong đề tài này là bộ lọc bộ lọc Kalman mở rộng
với mơ hình tín hiệu hệ thống GPS là mơ hình phi tuyến, khơng kết hợp với bất kì
hệ thống đo đạt nào khác. Chương trình mơ phỏng bằng Matlab sẽ cho thấy kết quả
việc ước lượng vị trí 3D trong bài tốn định vị GPS bằng 2 phương pháp là phương
pháp lặp thông thường và phương pháp lọc Kalman. Qua đó thấy được hiệu quả của
bộ lọc Kalman trong việc loại bỏ sai số (được giả thiết là nhiễu trắng), đưa kết quả
ước lượng đạt đến độ chính xác cao, vượt trội so với phương pháp lặp thông
thường.
Với mục tiêu như vậy, nội dung của quyển luận văn này sẽ bao gồm 4 phần chính

như sau:
+ Phần 1: Tổng quan về hệ thống định vị toàn cầu GPS.
Nội dung chính của phần này là giới thiệu 1 cách khái quát (không đi sâu) về:
- Cấu tạo của hệ thống GPS.
- Tín hiệu của hệ thống GPS.
- Phương pháp xác định khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu GPS.
- Phương pháp xác định vị trí và vận tốc máy thu GPS.
- Các sai số ảnh hưởng đến hệ thống GPS.
- Phân bố hình học của các vệ tinh GPS.
- Kĩ thuật DGPS.
- Máy thu tín hiệu GPS.
+ Phần 2: Ứng dụng anten thông minh để cải thiện chất lượng truyền dẫn trong hệ
thống GPS.
Nội dung chính của phần này là trình bày các giải thuật anten thơng minh và ứng
dụng của nó trong GPS. Kết quả mơ phỏng các giải thuật bằng Matlab cũng được
trình bày trong phần này. Các giải thuật bao gồm:

GVHD: TS. Đỗ Hồng Tuấn

HVTH: Phan Đặng Tuấn Anh


Luận văn thạc sĩ.
Chuyên ngành: Vô tuyến điện tử
Đề tài: Ứng dụng anten thông minh và lọc Kalman để cải thiện chất lượng truyền dẫn và độ chính xác của hệ
thống GPS.
-6-

- Single LCMV beamforming.
- Multi LCMV beamforming.

- Minimize LCMV beamforming.
- Constrained LMS.
- Unconstrained LMS.
+ Phần 3: Ứng dụng lọc Kalman để cải thiện độ chính xác trong hệ thống GPS.
Nội dung chính của phần này là trình bày giải thuật lọc Kalman và ứng dụng của
nó trong GPS. Kết quả mơ phỏng giải thuật bằng Matlab cũng được trình bày trong
phần này.
+ Phần 4: Kết luận và hướng nghiên cứu tương lai.

GVHD: TS. Đỗ Hồng Tuấn

HVTH: Phan Đặng Tuấn Anh


Luận văn thạc sĩ.
Chuyên ngành: Vô tuyến điện tử
Đề tài: Ứng dụng anten thông minh và lọc Kalman để cải thiện chất lượng truyền dẫn và độ chính xác của hệ
thống GPS.
-7-

1. Tổng quan về hệ thống định vị toàn cầu GPS:
Trong phần này, chúng ta sẽ tìm hiểu một số kiến thức tổng quan về hệ thống GPS
để biết được cấu tạo và cách thức hoạt động của nó.

1.1 Cấu tạo của hệ thống GPS:
Hệ thống GPS được chia thành 3 phần chính, gồm: 2 phần hệ thống (system
segment) lần lượt là phần vũ trụ (space segment) với các vệ tinh (satellites) và phần
điều khiển (control segment) với các trạm điều khiển tại mặt đất (ground controls);
và phần còn lại là phần người sử dụng (user segment) với các máy thu GPS.
Vệ tinh GPS

Trạm mặt đất

Thiết bị người dùng đầu cuối

Hình 1.1: Cấu tạo của hệ thống GPS.
Có ít nhất 24 vệ tinh được sử dụng trong hệ thống GPS. Chúng được phân bố
trên 6 quỹ đạo gần tròn với đường kính vào khoảng 20138km, quay quanh trái đất
sao cho tại một thời điểm bất kì, 1 máy thu GPS trên mặt đất sẽ ln nhận được tín
hiệu từ ít nhất 4 vệ tinh.

GVHD: TS. Đỗ Hồng Tuấn

HVTH: Phan Đặng Tuấn Anh


Luận văn thạc sĩ.
Chuyên ngành: Vô tuyến điện tử
Đề tài: Ứng dụng anten thông minh và lọc Kalman để cải thiện chất lượng truyền dẫn và độ chính xác của hệ
thống GPS.
-8-

Các vệ tinh GPS được giám sát và điều khiển bởi hệ thống các trạm điều khiển
tại mặt đất, bao gồm 1 trạm trung tâm (Master Control Station – MCS) và một số
trạm con khác. Nhiệm vụ của hệ thống các trạm điều khiển mặt đất là theo dõi trạng
thái hoạt động của các vệ tinh, quản lí và điều khiển quỹ đạo của chúng, đồng bộ
các đồng hồ vệ tinh, cập nhật dữ liệu định vị từ các vệ tinh và hiệu chỉnh sai số phát
sinh.
Bằng cách xác định khoảng cách đến các vệ tinh nhờ vào thông tin nhận được từ
chúng, các máy thu GPS sẽ tính tốn và biết được vị trí của mình trong khơng gian

3 chiều.
Thoạt tiên, hệ thống GPS ra đời là phục vụ cho mục đích qn sự của bộ quốc
phịng Mỹ, nhưng về sau, nó được đưa ra sử dụng miễn phí 1 phần trong các ứng
dụng dân sự. Cho đến nay, có 2 loại hình dịch vụ GPS mà bộ quốc phòng Mỹ đưa
vào các ứng dụng dân sự là:
+ Dịch vụ định vị cơ bản (Standard Positioning Service – SPS).
+ Dịch vụ định vị chính xác (Precise Positioning Service – PPS).
Trước ngày 1 tháng 5 năm 2000, 2 dịch vụ định vị trên có độ chính xác khác
nhau. Trong đó, dịch vụ SPS có độ chính xác tối thiểu vào khoảng 100m cho chiều
ngang và 156m cho chiều cao. Cịn dịch vụ PPS thì có độ chính xác cao hơn, vào
khoảng 10m cho chiều ngang và 15m cho chiều cao. Sở dĩ như vậy là vì tín hiệu
GPS sử dụng trong dịch vụ SPS có trộn thêm 1 số sai số gọi là sai số SA (Selective
Available errors). Sau thời điểm nêu trên, bộ quốc phòng Mỹ quyết định khơng sử
dụng sai số SA nữa, và do đó, độ chính xác của 2 dịch vụ SPS và PPS hồn toàn
tương đương nhau.

GVHD: TS. Đỗ Hồng Tuấn

HVTH: Phan Đặng Tuấn Anh


Luận văn thạc sĩ.
Chuyên ngành: Vô tuyến điện tử
Đề tài: Ứng dụng anten thông minh và lọc Kalman để cải thiện chất lượng truyền dẫn và độ chính xác của hệ
thống GPS.
-9-

1.2 Tín hiệu của hệ thống GPS:
Mỗi vệ tinh GPS sẽ phát tín hiệu GPS liên tục trong 2 dải băng tần L1 và L2 với
tần số trung tâm của L1 là 1575.42 MHz và L2 là 1227.60 MHz. Trong đó, L1 được

sử dụng cho các ứng dụng dân sự, cịn L2 thì dùng cho các ứng dụng qn sự. Trên
thực tế, hệ thống GPS còn dùng thêm 2 dãy băng tần L3 và L4 cho các ứng dụng
tuyệt mật của qn đội Mỹ.
Ngồi sóng mang (carrier) L1, L2, tín hiệu GPS cịn có 2 thành phần chính khác
là: dữ liệu định vị (navigation data), mã (code).
1.2.1 Dữ liệu định vị (navigation data):
Là chuỗi các giá trị -1 và 1, cung cấp những thông tin về:
+ Trạng thái hoạt động của vệ tinh (satellite health).
+ Ước lượng thời gian trễ tín hiệu khi truyền qua tần điện li (ionospheric
delay).
+ Thời gian của đồng hồ vệ tinh (clock parameters, signal timing).
+ Vị trí, quĩ đạo và tốc độ của vệ tinh (satellite ephemeris).
+ Vị trí và tốc độ của các vệ tinh khác trong hệ thống GPS (satellite
almanac).
Mỗi giá trị -1 hoặc 1 của dữ liệu định vị được gọi là một ‘bit’. Mỗi đoạn dữ
liệu định vị (navigation message) gồm 25 khung dữ liệu (frame) với chiều dài mỗi
khung là 1500 bit. Mỗi khung lại gồm 5 khung con (sub-frame) với chiều dài mỗi
khung con là 300 bit. Mỗi khung con lại được cấu thành bởi 10 từ (word) với độ dài
mỗi từ là 30 bit.
Toàn bộ dữ liệu định vị được truyền đi với tốc độ 50 bit / giây (MSB truyền
trước). Nói cách khác độ dài thời gian mỗi bit là 20 mili giây. Như vậy, để truyền đi
1 đoạn dữ liệu định vị sẽ mất 12.5 phút.
Mô tả chi tiết về dữ liệu này được đề cập trong tài liệu tham khảo [01].

GVHD: TS. Đỗ Hồng Tuấn

HVTH: Phan Đặng Tuấn Anh


Luận văn thạc sĩ.

Chuyên ngành: Vô tuyến điện tử
Đề tài: Ứng dụng anten thông minh và lọc Kalman để cải thiện chất lượng truyền dẫn và độ chính xác của hệ
thống GPS.
- 10 -

1.2.2 Mã (code):
Là chuỗi các giá trị -1 và 1, được tạo ra để giúp phân biệt tín hiệu của các vệ
tinh khi chúng truyền đồng thời trong cùng 1 tần số. Nói cách khác, mỗi vệ tinh có
1 chuỗi mã riêng biệt, khơng trùng lắp với bất kì vệ tinh nào khác.
Mỗi giá trị -1 hoặc 1 của mã được gọi là một ‘chip’. Các chip được tạo ra gần
như ngẫu nhiên, nhưng thật ra là theo 1 qui luật, nhằm đảm bảo 2 đặc tính quan
trọng của các dãy mã, đó là:
+ Tính khơng tương đồng của 2 dãy mã thuộc 2 vệ tinh khác nhau, hay nói
cách khác, hàm tương quan chéo giữa chúng có giá trị xấp xỉ bằng 0.
+ Tính khơng tương đồng với chính bản thân nó, hay nói cách khác, hàm tự
tương quan ln có giá trị bằng 0 khi độ lệch chip khác 0.
Có 2 loại mã khác nhau được sử dụng trong hệ thống GPS là : mã C/A
(Clear/Access hoặc Coarse/Acquisition) và mã P (Private hoặc Precision).
1.2.2.1 Mã C/A:
Được sử dụng trong các ứng dụng dân sự và chỉ được truyền đi trên dãy
băng tần L1.
Chuỗi mã C/A là sự lặp lại theo chu kì 1 mili giây của 1 đoạn gồm 1023
chip, xuất hiện với tần số 1.023 MHz. Bước sóng của mã C/A vào khoảng
300m.
Cạnh lên của chip đầu tiên trong mỗi đoạn 1023 chip được gọi là epoch
(gọi đầy đủ là C/A code epoch).

GVHD: TS. Đỗ Hồng Tuấn

HVTH: Phan Đặng Tuấn Anh

Luận văn thạc sĩ.
Chuyên ngành: Vô tuyến điện tử
Đề tài: Ứng dụng anten thông minh và lọc Kalman để cải thiện chất lượng truyền dẫn và độ chính xác của hệ
thống GPS.
- 11 -

dữ liệu định vị,
50 bit / giây.

C/A code epoch,
20 epoch / bit.
1 đoạn 1023 chip
của chuỗi mã C/A.
sóng mang L1, tần
số 1575.42 MHz.
1540 chu kì / chip.
Hình 1.2: Mã C/A.
1.2.2.2 Mã P:
Được sử dụng phần lớn trong các ứng dụng quân sự và 1 phần các ứng
dụng dân sự có đăng kí. Khác với mã C/A, mã P được truyền đi trên cả 2 băng
tần L1 và L2.
Chuỗi mã P là sự lặp lại theo chu kì 1 tuần của 1 đoạn gồm khoảng
6.19x1012 chip, xuất hiện với tần số 10.23 MHz. Bước sóng của mã P vào
khoảng 30m.
dữ liệu định vị,
50 bit / giây.

1 đoạn 204600 chip

của mã P.
sóng mang L1, tần
số 1575.42 MHz.
1540 chu kì / chip.
Hình 1.3: Mã P

GVHD: TS. Đỗ Hồng Tuấn

HVTH: Phan Đặng Tuấn Anh


Luận văn thạc sĩ.
Chuyên ngành: Vô tuyến điện tử
Đề tài: Ứng dụng anten thông minh và lọc Kalman để cải thiện chất lượng truyền dẫn và độ chính xác của hệ
thống GPS.
- 12 -

Cả 3 thành phần chính của tín hiệu GPS đều có tần số dựa trên 1 tần số chuẩn
(theo thời gian nguyên tử) là 10.23 MHz.

Hình 1.4: Các tần số dùng trong tín hiệu GPS.
Các mã được kết hợp với dữ liệu định vị theo phép động module 2, tức là nếu
giá trị của chip mã và giá trị của bit dữ liệu định vị giống nhau thì giá trị dữ liệu tạo
ra là -1, cịn nếu khác nhau thì giá trị dữ liệu tạo ra là 1. Chuỗi dữ liệu mới tạo ra
này sẽ được điều chế với sóng mang để cho ra chuỗi dữ liệu GPS. Kĩ thuật điều chế
được sử dụng ở đây là BPSK (Binary Phase Shift Keying), tức là giá trị -1 của dữ
liệu sẽ khơng làm thay đổi sóng mang, trong khi giá trị 1 sẽ làm sóng mang đổi pha
1800 (tương đương việc nhân sóng mang với -1).
1.2.3 Năng lượng tín hiệu:
Để đáp ứng những qui định quốc tế trong việc chống cường độ phát sóng quá

cao, gây nhiễu cho các nguốn thu phát tín hiệu của những hệ thống khác, năng
lượng của tín hiệu GPS bị giới hạn trong 1 mức nhất định. Cụ thể là mức năng
lượng tối thiểu khi nhận mã C/A chỉ vào khoảng -160dBW, mã P trên sóng mang
L1 vào khoảng -163dBW và mã P trên sóng mang L2 vào khoảng -166dBW. Năng
lượng thực tế của tín hiệu thu nhận được tại các máy thu trên mặt đất cao hơn mức
qui định này khoảng từ 3 đến 5dB, nhưng so với năng lượng nhiễu trung bình tại
máy thu thì năng lượng của tín hiệu GPS bé hơn rất nhiều.

GVHD: TS. Đỗ Hồng Tuấn

HVTH: Phan Đặng Tuấn Anh


Luận văn thạc sĩ.
Chuyên ngành: Vô tuyến điện tử
Đề tài: Ứng dụng anten thông minh và lọc Kalman để cải thiện chất lượng truyền dẫn và độ chính xác của hệ
thống GPS.
- 13 -

Việc điều chế sóng mang để truyền mã và dữ liệu định vị làm cho năng lượng
sóng mang bị dàn trải ra, khơng cịn tập trung ở tần số trung tâm. Dải phổ của tín
hiệu GPS có dạng như sau:

dải phổ của L2 (1227.60 MHz) dải phổ của L1 (1575.42 MHz)
Hình 1.5: Dải phổ sóng mang GPS.

1.3 Xác định khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu:
Về cơ bản, để xác định vị trí của 1 máy thu trong không gian 3 chiều, người ta cần
xác định khoảng cách từ nó đến ít nhất 4 vệ tinh (có vị trí được biết trước trong
khơng gian). Do đó, có thể nói bài tốn xác định khoảng cách từ máy thu đến vệ

tinh là bài toán cơ bản nhất trong hệ thống GPS.
Có 2 phương pháp được sử dụng để xác định khoảng cách từ máy thu đến vệ tinh
đó là phương pháp đo mã (code measurement) và phương pháp đo pha (phase
measurement).
1.3.1 Phương pháp đo mã:
Phương pháp đo mã, gọi đầy đủ là phương pháp đo khoảng cách giả sử dụng
mã (pseudorange measurement using code, cả mã C/A lẫn mã P đều sử dụng được),
là phương pháp xác định khoảng cách dựa vào việc đo thời gian truyền tín hiệu GPS
từ vệ tinh đến máy thu. Theo đó, một cách nơm na, ta có:
ρ = (Tr – Tx).c

(1.1)

Với: ρ là khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu.
Tr là thời điểm máy thu nhận được tín hiệu.
Tx là thời điểm vệ tinh phát tín hiệu.
c là vận tốc ánh sáng, cũng chính là vận tốc truyền sóng trong không
gian. (c = 3.108 m/s)

GVHD: TS. Đỗ Hồng Tuấn

HVTH: Phan Đặng Tuấn Anh


Luận văn thạc sĩ.
Chuyên ngành: Vô tuyến điện tử
Đề tài: Ứng dụng anten thông minh và lọc Kalman để cải thiện chất lượng truyền dẫn và độ chính xác của hệ
thống GPS.
- 14 -

Việc đo thời gian truyền tín hiệu được thực hiện tại máy thu bằng cách tạo ra 1
chuỗi mã giống hệt như của vệ tinh (replica) và thời điểm tạo ra cũng trùng khít với
thời điểm phát dữ liệu của vệ tinh. Sau đó, tiến hành dịch chuyển và so trùng mã tự
tạo này với mã nhận được từ vệ tinh. Thời gian để 2 mã này trùng khít nhau chính là
thời gian truyền tính hiệu.
Trong thực tế, việc đo thời gian truyền tín hiệu này gặp phải rất nhiều sai số,
chẳng hạn như: sự sai lệch thời gian giữa đồng hồ vệ tinh và đồng hồ máy thu; sai
số khi truyền tín hiệu qua tầng đối lưu, tầng điện li; sai số đa đường truyền và
nhiễu… Do đó, giá trị khoảng cách giữa vệ tinh và máy thu thường không đúng với
thực tế (chênh lệch khá lớn vì độ phân giải là 3.108m) và được gọi là khoảng cách
giả (pseudorange).
1.3.2 Phương pháp đo pha:
Là phương pháp xác định khoảng cách giữa vệ tinh và máy thu nhờ vào việc
đo pha của sóng mang tín hiệu GPS (L1 và L2).
Theo đó, khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu được tính bằng cách nhân bước
sóng với tổng số chu kì sóng mang giữa vệ tinh và máy thu tại thời điểm cần đo.
Tổng số chu kì này gồm 2 phần, phần chẵn là 1 số nguyên lần chu kì và phần lẻ của
1 chu kì, được xác định nhờ vào giá trị pha đo được. Thể hiện bằng cơng thức ta có:
φ
ρ = λN + λ T

(1.2)

Trong đó, ρ là khoảng cách giữa vệ tinh và máy thu.
λ là bước sóng của sóng mang ( λL1 ≈ 19.04cm và λL2 ≈ 24.44cm ).
N là số nguyên lần chu kì sóng mang.
φ
T là phần lẻ của 1 chu kì ( T = 2π ).
Trở ngại của phương pháp này là rất khó xác định số nguyên N, mà thật ra,
bản thân phương pháp này không hề xác định N, nó chỉ xác định được phần lẻ chu

GVHD: TS. Đỗ Hồng Tuấn

HVTH: Phan Đặng Tuấn Anh


Luận văn thạc sĩ.
Chuyên ngành: Vô tuyến điện tử
Đề tài: Ứng dụng anten thông minh và lọc Kalman để cải thiện chất lượng truyền dẫn và độ chính xác của hệ
thống GPS.
- 15 -

kì nhờ vào việc đo pha. Nói cách khác, trong phương pháp này, N là 1 số ngun
khơng xác định (integer ambiguity).
Một khi tìm được N, phương pháp này cho độ chính xác cao hơn phương pháp
đo mã (độ phân giải là 19.04cm cho L1 và 24.44cm cho L2).
Tuy nhiên, việc đi tìm N khơng phải đơn giản. N chỉ có thể được xác định
chính xác khi loại bỏ được sai số trượt chu kì (cycle slips) gây ra do sự ngắt quãng
của tín hiệu GPS khi truyền qua tầng đối lưu, tầng điện li cũng như bị chắn bởi các
chướng ngại trên mặt đất…
Các phương pháp xác định N được đề cập trong tài liệu tham khảo [02].

1.4 Xác định vị trí máy thu:
Như đã trình bày ở trên, khoảng cách đo được từ vệ tinh đến máy thu là 1 khoảng
cách giả, hàm chứa các giá trị sai số như: sự sai lệch thời gian giữa đồng hồ vệ tinh
và đồng hồ máy thu; sai số khi truyền tín hiệu qua tầng đối lưu, tầng điện li; sai số
đa đường truyền và nhiễu… Trong số các giá trị sai số này, có những giá trị có thể
được xác định và hiệu chỉnh như: sai số của đồng hồ vệ tinh, sai số của quĩ đạo vệ
tinh, sai số gây ra do tầng đối lưu, tầng điện li và đa đường truyền… Duy chỉ có sai
số đồng hồ máy thu là gần như không xác định được. Và do đó, ta có thể có cơng

thức sau cho khoảng cách đo được từ vệ tinh thứ i đến máy thu:
ρi = di + bu = √ (xi – xu)2 + (yi – yu)2 + (zi – zu)2 + bu

(1.3)

trong đó, ρi là khoảng cách đo được từ vệ tinh đến máy thu (khoảng cách giả).
di là khoảng cách thực tế từ vệ tinh đến máy thu.
bu là sai số đồng hồ máy thu (user clock bias).
(xi, yi, zi) là tọa độ của vệ tinh thứ i.
(xu, yu, zu) là toạ độ của máy thu.

GVHD: TS. Đỗ Hồng Tuấn

HVTH: Phan Đặng Tuấn Anh


Luận văn thạc sĩ.
Chuyên ngành: Vô tuyến điện tử
Đề tài: Ứng dụng anten thông minh và lọc Kalman để cải thiện chất lượng truyền dẫn và độ chính xác của hệ
thống GPS.
- 16 -

Trong cơng thức trên ta có 4 ẩn số là (xu, yu, zu) và bu. Và do đó ta cần ít nhất 4
phương trình hay nói cách khác, tại thời điểm cần xác định vị trí của máy thu, ta
phải đo được khoảng cách từ nó đến ít nhất 4 vệ tinh.
Như vậy, bài toán xác định vị trí máy thu chính là bài tốn tìm nghiệm của hệ
phương trình:
ρi = √ (xi – xu)2 + (yi – yu)2 + (zi – zu)2 + bu

(1.4)

với i = 1,n và n ≥ 4.
Tuyến tính hố hệ phương trình (1.4) bằng cách lấy vi phân của nó, ta có:
δρi =

(xi – xu)δxu + (yi – yu)δyu + (zi – zu)δzu
2

2

2

+ δbu

√ (xi – xu) + (yi – yu) + (zi – zu)

=

(xi – xu)δxu + (yi – yu)δyu + (zi – zu)δzu

+ δbu

ρi - bu

=

(xi – xu)

δxu +

ρi - bu

(yi – yu)
ρi - bu

δyu +

(zi – zu)

δzu + δbu

(1.5)

ρi - bu

Với i = 1,n và n ≥ 4 (n là tổng số vệ tinh mà máy thu ‘nhìn thấy’ tại thời điểm
tính tốn), ta có thể biểu diễn hệ (1.5) thành dạng ma trận như sau:
δρ = α.δx

(1.6)

Trong đó:

δρ =

δρ1
δρ2
δρ3
δρn
B

là vector (n x 1) khoảng cách từ máy thu đến n vệ tinh.
B

GVHD: TS. Đỗ Hồng Tuấn

HVTH: Phan Đặng Tuấn Anh


Luận văn thạc sĩ.
Chuyên ngành: Vô tuyến điện tử
Đề tài: Ứng dụng anten thông minh và lọc Kalman để cải thiện chất lượng truyền dẫn và độ chính xác của hệ
thống GPS.
- 17 -

δx =

α =

αi1 =

δxu
δyu
δzu
δbu

là vector (4 x 1) thông số máy thu (tọa độ và sai số clock)

α11
α21

α31

α12
α22
α32

α13
α23
α33

1
1
1

αn1

αn2

αn3

1

(xi – xu)

; αi2 =

ρi - bu

(yi – yu)

là ma trận hệ số, với:

; αi3 =

ρi - bu

(zi – zu)

(1.7)

ρi - bu

Hệ (1.6) có thể được viết lại dưới dạng:
δx = [αTα]-1αTδρ

(1.8)

Để giải hệ phương trình này, ta dùng phương pháp lặp (iteration method) với các
bước như sau:
Bước 1: ta khởi tạo 1 giá trị cho x, giả sử là x0 = (xu0, yu0, zu0, bu0). Thường thì giá
trị khởi tạo này là (0, 0, 0, 0), nói cách khác, giả định ban đầu máy thu đang ở tâm
trái đất và khơng có sai số thời gian.
Bước 2: dùng cơng thức (1.4) để tính khoảng cách giả ρi . Giá trị tính tốn này sẽ
có sai lệch với giá trị đo đạt là δρi , nói cách khác, ta có được vector δρ.
Bước 3: với các thành phần đã biết là ρi, xi, yi, zi, xu0, yu0, zu0, bu0 thay vào (1.7), ta
tìm được ma trận hệ số α.
Bước 4: thay α và δρ vào (1.8), ta thu được δx1 .

GVHD: TS. Đỗ Hồng Tuấn

HVTH: Phan Đặng Tuấn Anh


Luận văn thạc sĩ.
Chuyên ngành: Vô tuyến điện tử
Đề tài: Ứng dụng anten thông minh và lọc Kalman để cải thiện chất lượng truyền dẫn và độ chính xác của hệ
thống GPS.
- 18 -

Bước 5: tính tốn điều kiện dừng. Ở đây, điều kiện dừng thường được sử dụng
là (tài liệu tham khảo [3]):
δυ = √ δxu2 + δyu2 + δzu2 + δbu2

(1.9)

đạt đến 1 giá trị định trước, giả sử là δυm. Nói cách khác, nếu δυ ≤ δυm thì dừng.
Ngược lại, ta cộng (δxu0, δyu0, δzu0, δbu0) vào (xu0, yu0, zu0, bu0) để có được (xu1, yu1,
zu1, bu1) rồi lặp lại quá trình từ bước 2 đến bước 4, cho đến khi thỏa điều kiện dừng.
Nhìn chung, giá trị δυ sẽ giảm rất nhanh, nên thường thì sau tối đa khoảng 10 lần
lặp là chúng ta có kết quả như mong đợi.

1.5 Xác định vận tốc máy thu:
Bên cạnh bài tốn cơ bản là xác định vị trí máy thu, GPS còn giúp xác định tốc độ
di chuyển của máy thu nhờ vào việc đo độ dịch chuyển Doppler (Doppler shift
measurement).
Chuyển động tương đối giữa vệ tinh và máy thu tạo ra sự dịch chuyển tần số của
tín hiệu GPS thu được tại máy thu, và độ dịch chuyển tần số này được gọi là độ dịch
chuyển Doppler, có liên hệ với vận tốc máy thu theo cơng thức (tài liệu tham khảo
[1]):
fdi = 1 (v.ui – vi.ui) + fb

λ
trong đó, fdi là độ dịch chuyển Doppler [Hz].

(1.10)

fb là sai số clock chuẩn của máy thu [Hz].
v là vector vận tốc của máy thu.
vi là vector vận tốc của vệ tinh thứ i.
ui là vector định hướng đơn vị của vệ tinh thứ i (hướng từ máy thu đến
vệ tinh), được tính theo cơng thức :
ρ
ui = i , với ρi là vector khoảng cách giữa vệ tinh thứ i với máy thu ở
ρi
thời điểm phát tín hiệu. ρi = [(xi – xu),(yi – yu),(zi – zu)]T

GVHD: TS. Đỗ Hồng Tuấn

HVTH: Phan Đặng Tuấn Anh


Luận văn thạc sĩ.
Chuyên ngành: Vô tuyến điện tử
Đề tài: Ứng dụng anten thông minh và lọc Kalman để cải thiện chất lượng truyền dẫn và độ chính xác của hệ
thống GPS.
- 19 -

(xi, yi, zi) là tọa độ vệ tinh thứ i.
(xu, yu, zu) là tọa độ máy thu.
λ là bước sóng của sóng mang.

1.6 Các sai số ảnh hưởng đến hệ thống GPS:
Như đã đề cập ở các phần trên, hệ thống GPS chịu ảnh hưởng của khá nhiều
nguồn sai số tạo ra các sai lệch nhất định cho kết quả định vị. Có thể phân các
nguồn sai số này thành 4 nhóm:
+ Sai số do vệ tinh: gồm sai số do đồng hồ vệ tinh, nhiễu trong quá trình vận hành
của vệ tinh, sai số chủ định (selective availability – SA) và các sai số khác như sai
số gây ra do nhiệt, do phóng xạ…
+ Sai số do trạm điều khiển: gồm sai số trong dự đoán quĩ đạo vệ tinh và các sai
số khác.
+ Sai số khi truyền tín hiệu GPS từ vệ tinh đến máy thu: gồm sai số do tầng điện
li, sai số do tầng đối lưu và sai số đa đường truyền.
+ Sai số do máy thu: gồm nhiễu của bản thân máy thu khi hoạt động và các nhiễu
khác gây ra từ mơi trường xung quanh (như nhiệt, các kênh truyền tín hiệu khác…).

GVHD: TS. Đỗ Hồng Tuấn

HVTH: Phan Đặng Tuấn Anh


Luận văn thạc sĩ.
Chuyên ngành: Vô tuyến điện tử
Đề tài: Ứng dụng anten thông minh và lọc Kalman để cải thiện chất lượng truyền dẫn và độ chính xác của hệ
thống GPS.
- 20 -

Giá trị trung bình của các sai số này trong phép đo khoảng cách từ vệ tinh đến
máy thu được thống kê như sau (tài liệu tham khảo [4]):
Các nguồn sai số

Sai số do vệ tinh

Sai số do trạm điều khiển

Sai số khi truyền tín hiệu

Sai số do máy thu

SPS (m) PPS (m)

Đồng hồ vệ tinh

3.0

3.0

Nhiễu khi vận hành

1.0

1.0

32.3

0.0

Sai số khác

0.5

0.5

Dự đoán quĩ đạo

4.2

4.2

Sai số khác

0.9

0.9

Sai số do tầng điện li

5.0

2.3

Sai số do tầng đối lưu

1.5

2.0

Sai số đa đường truyền

2.5

1.2

Nhiễu của máy thu khi hoạt động

1.5

1.5

Nhiễu khác từ môi trường

0.5

0.5

33.3

6.5

(*)

Sai số chủ định

UERE (user equipment range error)

(*)

1.6.1 Sai số do vệ tinh:
1.6.1.1 Sai số chủ định (SA – Selective Availability):
(*) Sai số chủ định là sai số do Bộ Quốc phòng Mỹ tạo ra và đưa vào tín hiệu
GPS ở dịch vụ SPS để làm giảm độ chính xác khi định vị trong các ứng dụng ngồi
lĩnh vực qn sự của Mĩ. Nó được dùng chính thức từ ngày 25/03/1990.

Đến ngày 01/05/2000, Chính phủ Mĩ chính thức tuyên bố loại bỏ sai số chủ
định này ra khỏi tín hiệu GPS. Nói cách khác, kể từ thời điểm này, với dịch vụ SPS,
giá trị sai số chủ định bằng 0, và do đó, UERE = 8.0. Như vậy, có thể thấy, kể từ
thời điểm này, độ chính xác của 2 dịch vụ SPS và PPS khơng cịn cách nhau quá xa
nữa.

GVHD: TS. Đỗ Hồng Tuấn

HVTH: Phan Đặng Tuấn Anh