3. Cấu trúc tín hiệu của GPS (Global Positioning System)

(1)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH KHOA MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN

BỘ MÔN GIS & TÀI NGUYÊN

ThS. Nguyễn Duy Liêm Điện thoại: 0983.613.551

Email: nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn

Bài giảng: Hệ thống Định vị Toàn cầu

(Global Positioning System - GPS)

(2)

3. Cấu trúc tín hiệu của GPS (Global Positioning System)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH KHOA MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN

BỘ MÔN GIS & TÀI NGUYÊN

(3)

Nội dung

 Thông tin truyền từ vệ tinh GPS

 Sóng mang

 Mã tín hiệu

 Tin nhắn dẫn đường

(4)

Thông tin truyền từ vệ tinh GPS

 Sóng mang (Carrier)

 Mã tín hiệu (Code)

 Tin nhắn dẫn đường (Nav/Msg Data)

4

(5)

Sóng mang

 Đặc điểm của sóng radio

 Dạng hình sin

 Tần số, bước sóng, biên độ

 Mỗi vệ tinh GPS sử dụng 2 sóng mang:

 Sóng mang L1: 1575,42 MHz, bước sóng 19 cm

 Sóng mang L2: 1227,60 MHz , bước sóng 24 cm

(6)

Mã tín hiệu

 Bản thân sóng mang không chứa thêm thông tin gì ngoài tần số, bước sóng và biên độ. Do đó, nếu muốn truyền thêm bất kì thông tin nào, cần phải điều biến nó

(modulate).

 Các phương pháp điều biến thông tin vào sóng mang:

 Amplitude Modulation (biên độ)

 Frequency Modulation (tần số)

 Phase Modulation (pha)

6

(7)

Mã tín hiệu

 Mã tín hiệu chứa một chuỗi số nhị phân 0 và 1, mỗi giá trị như thế gọi là bit hay chip.

 Mã tín hiệu được điều biến pha kép (biphase modulation) vào trong sóng mang.

 Việc đo khoảng cách bằng các mã tín hiệu này gọi là đo khoảng cách giả (pseudo range)

 Các mã tín hiệu được điều biến chồng vào 2 sóng mang được gọi là nhiễu ngẫu nhiên giả (PRN: Pseudo Random Noise) và duy nhất cho mỗi vệ tinh.

 Có 2 loại mã tín hiệu:

 Coarse Acquisition hay Civilian Code (C/A Code)

 Precise hay Protected Code (P Code)

(8)

Mã tín hiệu

 Cường độ tín hiệu từ vệ tinh rất yếu

 Yếu hơn cả nhiễu tự nhiên

Nhưng

 Nhiễu có tính ngẫu nhiên

 Mã tín hiệu thì không

8

(9)

Mã tín hiệu

(10)

Mã tín hiệu

 C/A Code

 Được điều biến chỉ trong song mang L1

 Chứa 1023 số nhị phân

 Lặp lại mỗi mili giây

 Tần số là 1.023 MHz

 Ít chính xác so với P Code

 Ít phức tạp

 Sẵn sàng cho mọi người sử dụng (SPS)

10

(11)

Mã tín hiệu

 P Code

 Được điều biến cả sóng mang L1 và L2

 Chứa dãy số nhị phân rất dài

 Lặp lại mỗi 267 ngày, chia

thành 38 phân đoạn, mỗi phân đoạn tương ứng 1 tuần

 32 phân đoạn dùng cho các vệ

tinh, mỗi vệ tinh một phân đoạn tuần duy nhất, thay đổi theo mỗi tuần

 Tần số là 10,23 MHz

 Chính xác hơn so với C/A Code

 Phức tạp

 Chỉ cho quân đội Mỹ sử dụng (PPS)

(12)

C/A Code vs. P Code?

 P Code là mã tín hiệu dành cho quân đội

 Được bảo mật, chống giả mạo

 Quân đội có thể mã hóa (không cần thông báo)

 P Code trở thành Y Code

 Có thể giải mã cho đối tượng ưu tiên

12

(13)

Tin nhắn dẫn đường

 Thông tin trong tin nhắn

 Tọa độ vệ tinh

 Tình trạng vệ tinh

 Hiệu chỉnh đồng hồ vệ tinh

 Lịch vệ tinh

 Dữ liệu về khí quyển

 Cách thức truyền

 Dòng dữ liệu

 Tần số thấp: 50 bps (50Hz)

 Do sóng mang L1 và L2 truyền đi

 Mỗi tin có 25 khung (frame), mỗi khung chứa 1500 bit.

Mỗi frame có 5 frame con (subframe)