Bài giảng: Hệ thống Định vị Toàn cầu

(1)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH

KHOA MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN

BỘ MÔN GIS & TÀI NGUYÊN

Bài giảng: Hệ thống Định vị Toàn cầu

(Global Positioning System - GPS)

(2)

5. Chế độ đo 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



Hình thức đo

 Định vị điểm

 Định vị tương đối (DGPS)

Tĩnh

Tĩnh nhanh

Dừng và đi

Thời gian thực động

Thời gian thực



Dạng xử lý dữ liệu đo

(4)

Định vị điểm



Sử dụng 1 bộ thu



Dạng đo phổ biến



Tất cả các bộ thu đều là chế độ mặc định



Nguyên tắc:

 Tọa độ điểm có được khi bộ thu nhận tín hiệu ít nhất của 4 vệ tinh đồng thời và tọa độ các vệ tinh.

 Tọa độ vệ tinh: tin nhắn dẫn đường.

 4 vệ tinh  (X, Y, Z) bộ thu và sai số đồng hồ bộ thu.

 Nếu nhiều hơn 4 vệ tinh thì phương pháp bình phương cực tiểu được sử dụng.

4

(5)

(6)



Tọa độ nhận được trong hệ tham chiếu WGS84.



Các bộ thu mới có thể khai báo hệ tham chiếu.



Độ chính xác:

 Với C/A Code: 22 m (không SA).

6

(7)

Định vị tương đối (DGPS)



Sử dụng 2 bộ thu



Dạng đo phổ biến cho các ứng dụng có độ chính xác cao hơn.



Nguyên tắc:

 Cùng vệ tinh,

 Ít nhất là 4 vệ tinh,

 1 bộ thu đã biết tọa độ chính xác gọi là base,

 Bộ còn lại ở vị trí cần đo gọi là rover,

 Sai số ở base dùng để bù trừ cho rover.

(8)

8

(9)



Tọa độ nhận được trong hệ tham chiếu WGS84.



Các bộ thu mới có thể khai báo hệ tham chiếu.



Độ chính xác:

 Phụ thuộc vào dạng đo là pha hay khoảng cách giả, xử lý sau hay thời gian thật và đo tĩnh, động hay kết hợp,

 Độ chính xác từ vài mm tới vài m,

 Khoảng cách giữa 2 bộ thu.

(10)

DGPS tĩnh

10

(11)

DGPS tĩnh



Đo pha sóng mang

 1 tần số,

 2 tần số  thường được sử dụng.



Cách đo:

 Có rover đặt tại vị trí đo trong cả ca đo,

 Thời gian đo: > 20 phút.



Xử lý sau:



Kết quả

 Phụ thuộc: khoảng cách 2 bộ thu, số lượng vệ tinh có thể thấy và DOP,

 Độ chính xác cao nhất,

 Thông thường: 5 mm +1 ppm.



Ứng dụng:

 Khi cần độ chính xác cao nhất có thể,

 Cho các điểm đo tương đối

(12)

DGPS tĩnh nhanh

12

(13)

DGPS tĩnh nhanh



Đo pha sóng mang

 1 tần số

 2 tần số



Cách đo

 Bộ thu base tĩnh,

 Rover đứng yên thời gian ngắn:

2 – 10 phút,

 Có thể tắt rover khi di chuyển.



Xử lý sau:

 Thu nhận ngoài thực địa,

 Phụ thuộc vào thời gian đo,

 Đủ dữ liệu chung: dưới 1 dm,

 Không đủ dữ liệu chung: vài dm,

 2 tần số sẽ nhanh và kết quả tốt.



Ứng dụng

 Độ chính xác yêu cầu thấp: cấp độ cm và dm,

 Lượng điểm đo tương đối nhiều,

Các điểm cần đo ở khoảng cách

(14)

DGPS dừng và đi

14

(15)

DGPS dừng và đi



Giống đo DGPS tĩnh nhanh.



Cách đo

 Khởi động: base và rover nhận cùng 4 vệ tinh,

 Rover di chuyển tới mỗi điểm,

 Rover dừng khoảng 30 giây cho mỗi điểm,

 Luôn luôn mở rover và theo dõi 4 vệ tinh trước đó,

 Nếu bị tắt thì phải để lại,

 Thu nhận ngoài thực địa.

 Trút vào máy tính để nhận kết quả.



Kết quả

 Cấp độ cm,

 Nếu mất dấu 4 vệ tinh chung:

sai số lớn hơn.



Ứng dụng

 Số lượng điểm cần đo lớn,

(16)

DGPS thời gian thực động (RTK)

16

(17)

DGPS thời gian thực động (RTK)



Đo pha sóng mang

 1 tần số

 2 tần số



Thêm bộ phát rađiô.



Cách đo

 Khởi động: base + kết nối bộ phát rađiô,

 Rover đeo ở lưng gắn với bộ nhận rađiô,

 Rover sẽ di chuyển tới các điểm cần đo.



Xử lý thời gian thực

phát rađiô,

 Rover xử lý, hiệu chỉnh tính tọa độ điểm đo.



Kết quả

 Thông thường: 2 – 5 cm,

 Nếu rover dừng lâu (30 giây):

độ chính xác cao hơn.



Ứng dụng

 Số lượng điểm lớn,

 Các điểm gần nhau,

 Baseline: dưới 15 km,

Cần tọa độ thời gian thực,

(18)

DGPS thời gian thực

18

(19)

DGPS thời gian thực



Đo khoảng cách giả



Thêm bộ phát nhận rađiô



Cách đo

 Khởi động: base + kết nối bộ phát rađiô,

 Rover gắn với bộ nhận rađiô,

 Rover sẽ di chuyển tới các điểm cần đo.



Xử lý thời gian thực

 Base nhận tọa độ gởi tới rover

 Rover xử lý, hiệu chỉnh tính tọa độ điểm đo.



Kết quả

 Phụ thuộc baseline,

 Tốc độ truyền thông tin của bộ phát rađiô,

 Nhiễu khi nhận C/A Code,

 Độ chính xác 1 – 5 m.



Ứng dụng

 Baseline: hàng trăm km,

(20)

Dạng xử lý dữ liệu đo



Xử lý thời gian thực: tọa độ nhận ngay tức thời.



Xử lý sau: kết quả nhận được sau thời gian đo.



So sánh ưu điểm

20

Xử lý thời gian thực Xử lý sau Kết quả + sai số ở thực địa

Độ chính xác cấp độ cm

Thỏa mãn nhiều dạng người dùng Hiệu quả công việc nhiều ứng dụng Ít tốn thời gian xử lý

Không tốn thời gian đào tạo

Kết quả đạt độ chính xác cao hơn Điều chỉnh dễ dàng các giá trị sai Không bị suy giảm độ chính xác