Bài giảng Tổng quan về GPS

Chia sẻ: 5A4F5AFSDG 5A4F5AFSDG | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:30

Thêm vào BST

Báo xấu

232
lượt xem 52
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng cung cấp cho người học những kiến thức về: Lịch sử trắc địa vệ tinh, ưu và nhược điểm của trắc địa vệ tinh, khái quát các hệ thống định vị toàn cầu và khu vực, khái quát hệ thống GPS, các thành phần của GPS, tín hiệu và trị đo GPS, các sai số ảnh hưởng đến trị đo GPS, các phương pháp đo GPS.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Tổng quan về GPS

TOÅNG QUAN VEÀ GPS NOÄI DUNG  Giôùi thieäu veà Traéc ñòa veä tinh  Lòch söû traéc ñòa veä tinh  Öu vaø nhöôïc ñieåm cuûa traéc ñòa veä tinh  Khaùi quaùt caùc heä thoáng ñònh vò toaøn caàu vaø khu vöïc  Khaùi quaùt heä thoáng GPS  Caùc thaønh phaàn cuûa GPS  Tín hieäu vaø trò ño GPS  Caùc sai soá aûnh höôûng ñeán trò ño GPS  Caùc phöông phaùp ño GPS
GIÔÙI THIEÄU TRAÉC ÑÒA VEÄ TINH Traéc ñòa veä tinh (Satellite geodesy) bao goàm caùc kyõ thuaät ño ñaïc vaø tính toaùn ñeå cho pheùp giaûi caùc baøi toaùn traéc ñòa baèng caùch duøng caùc trò ño chính xaùc töø veä tinh nhaân taïo, chuû yeáu laø caùc veä tinh gaàn maët ñaát. Keå töø 1957, ñaõ coù khoaûng 6.600 veä tinh ñöôïc phoùng leân quyõ ñaïo vaø öôùc coøn khoaûng 3.600 veä tinh ñang coøn treân quyõ ñaïo bay xung quanh Traùi Ñaát, trong ñoù khoaûng hôn 1.000 veä tinh ñang hoaït ñoäng. GIÔÙI THIEÄU TRAÉC ÑÒA VEÄ TINH Caùc baøi toaùn cô baûn trong traéc ñòa veä tinh: Xaùc ñònh chính xaùc vò trí 3 chieàu trong phaïm vi ñòa phöông, vuøng vaø toaøn caàu (nhö thaønh laäp maïng löôùi khoáng cheá traéc ñòa) Xaùc ñònh tröôøng troïng löïc cuûa traùi ñaát vaø caùc haøm tuyeán tính cuûa tröôøng troïng löïc (ví duï moät geoid chính xaùc) Ño ñaïc vaø moâ hình caùc hieän töôïng ñòa ñoäng hoïc (ví duï: chuyeån ñoäng cöïc, chuyeån ñoäng quay cuûa traùi ñaát, bieán daïng cuûa lôùp voû cöùng traùi ñaát)
LÒCH SÖÛ PHAÙT TRIEÅN CUÛA TÑVT Lòch söû phaùt trieån cuûa traéc ñòa veä tinh baét ñaàu vôùi vieäc phoùng veä tinh nhaân taïo ñaàu tieân cuûa Traùi Ñaát SPUTNIK-1 vaøo ngaøy 04-10-1957. Giai ñoaïn töø 1958 ñeán 1970: phaùt trieån caùc phöông phaùp cô baûn cho vieäc quan traéc veä tinh, cho vieäc tính toaùn vaø phaân tích quó ñaïo veä tinh. Nhöõng heä thoáng veä tinh ñònh vò tieâu bieåu ñöôïc phoùng trong giai ñoaïn naøy laø TRANSIT (Myõ, 1961), TSIKADA (Lieân Xoâ cuõ). Giai ñoaïn 1970-1980: phaùt trieån caùc ñoà aùn khoa hoïc, caùc kyõ thuaät ño môùi ñöôïc phaùt trieån vaø tinh loïc nhö heä thoáng TRANSIT ñöôïc söû duïng cho ñònh vò Doppler. Ñoàng thôøi, phoùng thaønh coâng hai heä thoáng ñònh vò veä tinh theá heä môùi laø GPS cuûa Myõ vaø GLONASS cuûa Lieân Xoâ cuõ. LÒCH SÖÛ PHAÙT TRIEÅN CUÛA TÑVT Giai ñoaïn 1980-1990: öùng duïng caùc kyõ thuaät veä tinh vaøo traéc ñòa. Caùc phöông phaùp veä tinh ngaøy caøng ñöôïc coäng ñoàng traéc ñòa söû duïng roäng raõi thay cho caùc phöông phaùp truyeàn thoáng. Giai ñoaïn 1990-2000: cung caáp caùc dòch vuï quoác gia vaø quoác teá coù tính chaát laâu daøi, IERS ñeå duy trì chuaån thôøi gian toaøn caàu, ICRF duy trì vò trí chính xaùc cuûa Traùi Ñaát vaø IGS cung caáp döõ lieäu toïa ñoä GPS chính xaùc cao. Giai ñoaïn 2000 ñeán nay: traûi qua hôn 40 naêm hình thaønh vaø phaùt trieån, lónh vöïc traéc ñòa veä tinh böôùc vaøo giai ñoaïn hieän ñaïi hoùa, ñoä chính xaùc caû veà khoâng gian laãn thôøi gian khoâng ngöøng ñöôïc caûi thieän.
SPUTNIK 1 Laø moät hình caàu baèng nhoâm coù ñöôøng kính 58cm, gaén 4 anten daøi 2.4 ñeán 2.9 m. Troïng löôïng 83.6kg bao goàm beân trong hình caàu laø boä phaùt tín hieäu chu kyø 0.3 giaây, boä phaän ghi nhaän nhieät ñoä beân trong vaø treân hình caàu. Boä phaùt tín hieäu chæ trong 3 tuaàn cho ñeán khi heát pin, nhöng ñuû ñeå KT hieäu öùng Doppler. Sputnik 1 hoaït ñoäng 92 ngaøy, ñaõ hoaøn taát 1400 voøng quanh traùi ñaát vôùi quaõng ñöôøng ~ 70 trieäu km. HEÄ THOÁNG TRANSIT VAØ TSIKADA  TRANSIT  Laø heä thoáng veä tinh ñònh vò ñaàu tieân ñöôïc ñöa vaøo vaän haønh  Hoaït ñoäng töø naêm 1964 ñeán naêm 1996  Ñieån hình coù 4-6 veä tinh ôû ñoä cao 1.075 km  Heä thoáng quaân söï cuûa Myõ  TSIKADA  Cuûa Lieân xoâ cuõ, töông ñöông vôùi TRANSIT  Laø heä thoáng daân söï duøng trong ñònh vò, daãn ñöôøng  Veä tinh ñaàu tieân ñöôïc ñöa leân quyõ ñaïo vaøo naêm 1974, vaän haønh hoaøn chænh vaøo 1978, hoaït ñoäng ñeán 1995  Bao goàm 4 veä tinh bay ôû quyõ ñaïo taàm thaáp, khoaûng 1.000km  Coù ñoä chính xaùc töø 50 – 100m
ÖU ÑIEÅM CUÛA TÑVT Caùc veä tinh coù theå ñöôïc quan saùt treân moät vuøng laõnh thoå roäng lôùn nhö quoác gia hay luïc ñòa, trong khi phöông phaùp truyeàn thoáng chæ khoáng cheá ôû khu vöïc nhoû heïp. Khoâng ñoøi hoûi tính thoâng höôùng giöõa caùc traïm ño nhö ôû phöông phaùp truyeàn thoáng Coù theå öùng duïng ñeå ñònh vò ôû thôøi gian thöïc vaø vò trí baát kyø: treân ñaát, treân bieån vaø trong khoâng gian cho ñoái töôïng ñöùng yeân hay di chuyeån. Coù theå ño 24h/ngaøy trong moïi ñieàu kieän thôøi tieát. Ñoä chính xaùc ñònh vò cao vaø ñang ngaøy caøng ñöôïc caûi thieän Ngöôøi söû duïng khoâng caàn quan taâm ñeán vieäc ñieàu haønh heä thoáng. NHÖÔÏC ÑIEÅM TÑVT Giaù thaønh coøn töông ñoái cao so vôùi caùc thieát bò truyeàn thoáng. Ngöôøi ño phaûi coù nhöõng kieán thöùc nhaát ñònh veà GPS vaø nhöõng kieán thöùc naøy khoâng ñöôïc thöøa höôûng töø nhöõng thieát bò ñònh vò truyeàn thoáng. Phaïm vi söû duïng giôùi haïn ôû nhöõng khu vöïc coù ñoä phuû cao, coâng trình ngaàm,…
CAÙC HEÄ THOÁNG ÑÒNH VÒ VEÄ TINH TOAØN CAÀU (GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM) CAÙC HEÄ THOÁNG ÑANG VAÄN HAØNH  GLONASS  Do Lieân Xoâ phaùt trieån ñeå thay theá Tsikada keå töø naêm 1976  Ñöôïc xaây döïng hoaøn chænh vaøo naêm 1995  Sau khi Lieân Xoâ suïp ñoå, heä thoáng khoâng ñöôïc duy trì (naêm 2001 chæ coøn 6 veä tinh treân quyõ ñaïo).  Phuïc hoài hoaøn chænh keå töø 2009 (ñuû 24 veä tinh, phuû soùng toaøn caàu).  Hieän luoân luoân duy trì 24 veä tinh ôû traïng thaùi vaän haønh (tính ñeán 2/2016, coù toång coäng 29 veä tinh treân quyõ ñaïo CAÙC HEÄ THOÁNG ÑÒNH VÒ VEÄ TINH TOAØN CAÀU (GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM) CAÙC HEÄ THOÁNG ÑANG VAÄN HAØNH  GLONASS  Caàn coù 18 veä tinh ñeå phuû truøm tín hieäu treân laõnh thoå nöôùc Nga vaø 24 veä tinh ñeå phuû kín toaøn caàu.  Ngaøy 14-15/2/2014, coù 9 veä tinh bò söï coá veà kyõ thuaät lieân quan ñeán phaàn meàm  Ngaøy 19/2/2016, coù 3 veä tinh bò söï coá veà kyõ thuaät, trong ñoù coù 1 veä tinh pin phaùt noå.  Keå töø 2012, GLONASS laø heä thoáng ñònh vò toaøn caàu thöù 2 ñöôïc söû duïng phoå bieán treân smartphone sau GPS.  Ñoä chính xaùc coù theå ñaït ñeán 2m khi duøng smartphone.
CAÙC HEÄ THOÁNG ÑÒNH VÒ VEÄ TINH TOAØN CAÀU (GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM) CAÙC HEÄ THOÁNG ÑANG VAÄN HAØNH  GPS  Ñöôïc Boä Quoác Phoøng Myõ phaùt trieån duøng ñeå thay theá TRANSIT  Döï aùn ñöôïc khôûi ñoäng töø 1973, ñeán 1993 thì coù ñuû 24 veä tinh treân quyõ ñaïo vaø chính thöùc vaän haønh hoaøn chænh töø 4/1995  Ñeán thaùng 6/2016, ñaõ coù toång coäng 32 veä tinh treân quyõ ñaïo.  Hieän ñang tieáp tuïc ñöôïc hieän ñaïi hoùa CAÙC HEÄ THOÁNG ÑÒNH VÒ VEÄ TINH TOAØN CAÀU (GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM) CAÙC HEÄ THOÁNG ÑANG VAÄN HAØNH  GPS
CAÙC HEÄ THOÁNG ÑÒNH VÒ VEÄ TINH TOAØN CAÀU (GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM) CAÙC HEÄ THOÁNG ÑANG VAÄN HAØNH  BEIDOU/COMPASS  Laø heä veä tinh ñònh vò cuûa Trung Quoác  Ñang trong quaù trình hoaøn thieän, goàm 03 giai ñoaïn:  Beidou-1: goàm 03 veä tinh vôùi vuøng phuû vaø moät soá öùng duïng haïn cheá treân laõnh thoå Trung Hoa vaø caùc nöôùc laân can, khôûi ñoäng töø naêm 2000;  Beidou-2 (Compass): phaùt trieån thaønh heä thoáng veä tinh ñònh vò toaøn caàu vôùi 35 veä tinh ñeán naêm 2020;  Beidou-3: khôûi ñoäng töø giöõa naêm 2015, vôùi muïc tieâu hieän ñaïi hoùa caùc veä tinh ñaõ ñöôïc phoùng tröôùc ñoù vaø hoaøn chænh heä thoáng ñònh vò toaøn caâu. CAÙC HEÄ THOÁNG ÑÒNH VÒ VEÄ TINH TOAØN CAÀU (GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM) CAÙC HEÄ THOÁNG ÑANG VAÄN HAØNH  BEIDOU/COMPASS  Baét ñaàu vaän haønh chính thöùc töø naêm 2011 vôùi 10 veä tinh  Ñeán thaùng 12/2012 ñaõ phuû truøm khu vöïc Chaâu AÙ Thaùi Bình Döông.  Hieän nay (ñeán thaùng 6/2016) ñaõ coù 21 veä tinh treân quyõ ñaïo (veä tinh môùi nhaát ñöôïc phoùng leân vaøo ngaøy 12/6/2016).
CAÙC HEÄ THOÁNG ÑÒNH VÒ VEÄ TINH TOAØN CAÀU (GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM) CAÙC HEÄ THOÁNG ÑANG PHAÙT TRIEÅN  GALILEO  Ñöôïc xaây döïng vaø phaùt trieån bôûi caùc nöôùc EU vaø ESA (cô quan haøng khoâng vuõ truï chaâu AÂu).  Truï sôû ñaët ôû Praha (Coäng hoøa Seùc).  Muïc tieâu chính laø cung caáp caùc dòch vuï ñònh vò chính xaùc cao cho caùc nöôùc EU, ñoäc laäp vôùi GPS cuûa Myõ vaø GLONASS cuûa Nga. Ñoàng thôøi dòch vuï chính xaùc thaáp, mieãn phí ñöôïc phoå bieán roäng raõi cho moïi ngöôøi. CAÙC HEÄ THOÁNG ÑÒNH VÒ VEÄ TINH TOAØN CAÀU (GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM) CAÙC HEÄ THOÁNG ÑANG PHAÙT TRIEÅN  GALILEO  Veä tinh ñaàu tieân ñöôïc phoùng leân quyõ ñaïo vaøo 12/2005  Theo keá hoaïch ban ñaàu, ñeán naêm 2010 seõ hoaøn chænh vôùi 30 veä tinh vaø baét ñaàu vaän haønh vaøo naêm 2014. Tuy nhieân, vôùi tình hình kinh teá khoù khaên, heä thoáng naøy seõ khoù hoaøn thaønh tröôùc 2020.  Hieän nay (ñeán thaùng 6/2016) coù 12 veä tinh ñang hoaït ñoäng treân quyõ ñaïo vaø 02 veä tinh vöøa phoùng 5/2016
CAÙC HEÄ THOÁNG ÑÒNH VÒ VEÄ TINH TOAØN CAÀU (GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM) CAÙC HEÄ THOÁNG ÑANG PHAÙT TRIEÅN  DORIS  Laø heä thoáng cuûa Phaùp, do CNES phaùt trieån vaø khai thaùc.  Goàm 2 chöùc naêng: xaùc ñònh quyõ ñaïo caùc veä tinh vaø ñònh vò veä tinh.  Coù ñoä chính xaùc ñònh vò thaáp hôn GPS.  IRNSS  Thuoäc quyeàn sôû höõu cuûa AÁn Ñoä, laø heä thoáng phuïc vuï khu vöïc AÁn Ñoä Döông.  Ñoä chính xaùc 10m  Phoùng veä tinh ñaàu tieân vaøo 01/7/2013  Coù toång coäng 07 veä tinh ñòa tónh (laàn phoùng cuoái laø 28/4/2016).  QZSS  Laø heä thoáng goàm 04 veä tinh cuûa Nhaät Baûn.  Nhieäm vuï chính laø chuyeån tieáp tín hieäu veà thôøi gian vaø taêng cöôøng ñoä chính xaùc cho caùc veä tinh GPS treân laõnh thoå nöôùc Nhaät.  Veä tinh ñaàu tieân ñöôïc phoùng vaøo 9/2010. BAÛNG SO SAÙNH TOÅNG HÔÏP IRNSS GPS GLONASS Beidou/COMPASS Galileo (NAVIC) Sôû höõu Myõ Nga Trung Quoác EU AÁn Ñoä Maõ tín CDMA FDMA/CDMA CDMA CDMA CDMA hieäu Ñoä cao 20.180 km 19.130 km 21.150 km 23.220 km 36.000 km bay Chu kyø 11h 58m 11h 16m 12h 38m 14h 05m - Luoân coù 24 05 ôû quyõ ñaïo 12 veä tinh, 29 Soá veä hoaït ñoäng. GEO, 22 veä tinh seõ 07 ôû quyõ ñaïo (24 vaän haønh) tinh (32 treân quyõ 30 ôû quyõ ñaïo MEO phoùng trong töông GEO ñaïo) (hieän coù 20) lai 1,164–1,215 GHz 1,57542 GHz khoaûng 1,561098 GHz (B1) (E5a and E5b) (L1 signal) 1,602 GHz (SP) 1,589742 GHz (B1-2) 1,260–1,300 GHz Taàn soá 1,2276 GHz khoaûng 1,20714 GHz (B2) (E6) 2-4 GHz (L2 signal) 1,246 GHz (SP) 1,26852 GHz (B3) 1,559–1,592 GHz (E2-L1-E11) Ñang vaän 22 veä tinh ñang 08 veä tinh ñang haønh, vaän haønh hoaït ñoäng, 22 veä Traïng Ñang vaän Chöa vaän chuaån bò 40 veä tinh seõ ñöôïc tinh seõ ñöôïc boå thaùi haønh haønh chuyeån qua boå sung giai ñoaïn sung giai ñoaïn CDMA 2016 - 2020 2016 - 2020
MOÄT SOÁ HÌNH AÛNH Veä tinh TRANSIT Moâ hình veä tinh GLONASS-K MOÄT SOÁ HÌNH AÛNH Phoùng veä tinh GALILEO Veä tinh GPS
GLONASS  Ñöôïc vaän haønh bôûi löïc löôïng Phoøng khoâng, khoâng quaân, Lieân Bang Nga  Do Lieân Xoâ xaây döïng keå töø naêm 1976, hoaøn chænh vaøo naêm 1995 nhaèm thay theá Tsikada vaø ñoái troïng vôùi Myõ  Trong nhöõng naêm 2000, döôùi chính saùch cuûa Putin, GLONASS daàn daàn ñöôïc phuïc hoài  Ñeán 2008 ñaõ phuû toaøn boä laõnh thoå Nga, 2010 phuû toaøn caàu vôùi 24 veä tinh. GPS LAØ GÌ? Teân ñaày ñuû: NAVigation Satellite with Time and Ranging Global Positioning System. Laø moät heä thoáng daãn ñöôøng baèng soùng radio döïa vaøo caùc veä tinh ñeå cung caáp thoâng tin veà vò trí 3 chieàu vaø thôøi gian chính xaùc. Heä thoáng luoân luoân saün saøng treân phaïm vi toaøn caàu vaø hoaït ñoäng trong moïi ñieàu kieän thôøi tieát. GPS laø keát quaû phoái hôïp cuûa hai ñeà aùn ñoäc laäp ñaõ baét ñaàu vaøo ñaàu nhöõng naêm 1960: chöông trình TIMATION cuûa Haûi quaân Myõ vaø ñeà aùn 621B cuûa Khoâng löïc Myõ. Veä tinh GPS ñaàu tieân ñöôïc phoùng vaøo quó ñaïo vaøo naêm 1973 (thöû nghieäm) nhaèm thay theá cho heä thoáng TRANSIT ñaõ hoaït ñoäng hôn 20 naêm. GPS tröôùc heát laø moät heä thoáng daãn ñöôøng phuïc vuï cho quaân söï, ñöôïc thieát keá, hoã trôï taøi chính, khai thaùc vaø ñieàu khieån bôûi Boä Quoác Phoøng Myõ. GPS saün saøng cho söû duïng daân söï vaøo naêm 1984. Hieän nay GPS ñöôïc söû duïng mieãn phí cho coäng ñoàng daân söï nhöng ôû moät möùc ñoä giôùi haïn.
CAÙC THAØNH PHAÀN CUÛA GPS  Maûng KHOÂNG GIAN  Maûng ÑIEÀU KHIEÅN  Maûng NGÖÔØI SÖÛ DUÏNG HEÄ THOÁNG VEÄ TINH GPS Theo thieát keá ban ñaàu:  ÔÛ caùc quó ñaïo gaàn troøn  Goùc nghieâng 55 ñoä so vôùi maët phaúng xích ñaïo  6 maët phaúng quó ñaïo  4 veä tinh treân moãi maët phaúng quó ñaïo  Chu kyø laø 11h58m  Ñoä cao 20200 km  Veä tinh GPS theá heä ñaàu tieân ñöôïc phoùng leân quyõ ñaïo vaøo ngaøy 22/2/1978 (hoaït ñoäng chính thöùc). Hieän nay coù 32 veä tinh
NHIEÄM VUÏ CUÛA VEÄ TINH GPS Caùc chöùc naêng chính cuûa veä tinh bao goàm: Thu nhaän vaø löu tröõ döõ lieäu ñöôïc truyeàn töø maûng ñieàu khieån Cung caáp thôøi gian chính xaùc baèng caùc chuaån taàn soá nguyeân töû ñaët treân veä tinh Truyeàn thoâng tin vaø tín hieäu ñeán ngöôøi söû duïng treân moät hay hai taàn soá VEÄ TINH GPS Block II Block IIR Block IIF  Block I naëng 770kg phoùng töø 1978-1985 tuoåi tho 4.5 naêm, giaù khoaûng 20 trieäu USD (hieän nay khoâng coøn treân quyõ ñaïo)  Block II (1989 – 1990) &IIA (1990 – 1997) naëng khoaûng 1600-1800kg phoùng töø 1989, tuoåi thoï 7.5 naêm, giaù khoaûng 50-40 trieäu USD, ñöôïc trang bò 2 ñoàng hoà nguyeân töû Cesium (hieän nay coøn 6 veä tinh Block IIA)  Block IIR (1997 – 2004) naëng 2030kg ñeå thay theá block II&IIA, tuoåi thoï 10 naêm, giaù khoaûng 25 trieäu USD (coù 12 veä tinh treân quyõ ñaïo)  Block IIR-M ñöôïc phoùng töø 2005 – 2009 (coù 7 veä tinh treân quyõ ñaïo)  Block IIF phoùng töø 2010, tuoåi tho 12.5 naêm, naëng 1545kg (7 veä tinh)  Block III coøn ñang trong giai ñoaïn thieát keá, döï ñònh phoùng töø 2016
VEÄ TINH GPS BLOCK IIR-M (16) PHOÙNG VAØO 12-2006 Plane Slot PRN Type SC Launch date Input date Outage date Active life (months) Notes 1 9 II-A 26.06.93 20.07.93 226.8 2 31 IIR-M 25.09.06 13.10.06 69.2 A 3 8 II-A 06.11.97 18.12.97 174.2 4 7 IIR-M 15.03.08 24.03.08 51.8 6 27 II-A 09.09.92 30.09.92 232.9 1 16 II-R 29.01.03 18.02.03 112.8 2 25 II-F 28.05.10 27.08.10 22.8 B 3 28 II-R 16.07.00 17.08.00 143.1 4 12 IIR-M 17.11.06 13.12.06 67.1 5 30 II-A 30.08.93 28.09.93 193.5 1 29 IIR-M 20.12.07 02.01.08 54.5 2 3 II-A 28.03.96 09.04.96 194.0 C 3 19 II-R 20.03.04 05.04.04 99.4 4 17 IIR-M 26.09.05 13.11.05 79.0 6 6 II-A 10.03.94 28.03.94 219.0 1 2 II-R 06.11.04 22.11.04 91.8 2 1 II-F 16.07.11 14.10.11 9.2 D 3 21 II-R 31.03.03 12.04.03 111.2 4 4 II-A 26.10.93 22.11.93 223.9 5 11 II-R 07.10.99 03.01.00 150.6 1 20 II-R 11.05.00 01.06.00 145.4 2 22 II-R 21.12.03 12.01.04 102.2 3 5 IIR-M 17.08.09 27.08.09 34.8 E 4 18 II-R 30.01.01 15.02.01 137.0 5 32 II-A 26.11.90 10.12.90 210.8 6 10 II-A 16.07.96 15.08.96 190.2 1 14 II-R 10.11.00 10.12.00 139.3 2 15 IIR-M 17.10.07 31.10.07 56.7 F 3 13 II-R 23.07.97 31.01.98 173.5 4 23 II-R 23.06.04 09.07.04 96.3 5 26 II-A 07.07.92 23.07.92 239.2
CAÙC TRAÏM ÑIEÀU KHIEÅN GPS  01 traïm ñieàu khieån chính (Master Control Station – MCS) vaø 01 döï phoøng ñaët ôû Colorado Springs, ôû ñoù döõ lieäu quan traéc ñöôïc xöû lyù ñeå tính toaùn baûn lòch veä tinh vaø soá hieäu chænh ñoàng hoà veä tinh (traïm naøy cuõng khôûi ñoäng moïi hoaït ñoäng cuûa maûng khoâng gian, nhö baûo quaûn ñoàng hoà veä tinh).  04 Anten maët ñaát vaø 06 traïm theo doõi (Monitor control) bao goàm Hawaii, Kwajalein Atoll, Ascension Island, Diego Garcia, Colorado Srpings vaø Cape Canaveral, quan traéc chuyeån ñoäng cuûa veä tinh GPS vaø truyeàn döõ lieäu veà traïm ñieàu khieån chính.  Ngoaøi ra coøn coù 10 traïm thu nhaän tín hieäu ñaët raûi raùc treân toaøn caàu. CAÙC TRAÏM ÑIEÀU KHIEÅN GPS
MAÛNG NGÖÔØI SÖÛ DUÏNG Laø caùc maùy thu ñaët treân maët ñaát, bao goàm phaàn cöùng laãn phaàn meàm: ª Phaàn cöùng coù nhieäm vuï thu tín hieäu veä tinh ñeå ruùt ra trò ño khoaûng caùch töø maùy thu ñeán veä tinh vaø toïa ñoä veä tinh ôû thôøi ñieåm ño ª Phaàn meàm coù nhieäm vuï xöû lyù caùc thoâng tin treân ñeå cung caáp toïa ñoä cuûa maùy thu MOÄT SOÁ KIEÅU MAÙY THU GPS LEICA SR20 GARMIN III PLUS TOPCON Legacy E
TÍN HIEÄU GPS Moãi veä tinh GPS phaùt cuøng moät loaïi tín hieäu treân hai taàn soá cuûa quang phoå ñieän töø: L1 ôû 1575.42MHz vaø L2 ôû 1227.60MHz. ÔÛ giaûi taàn soùng cöïc ngaén naøy, tín hieäu truyeàn ñi raát taäp trung theo höôùng phaùt vaø do ñoù deã bò khoùa vaø phaûn xaï töø caùc vaät raén vaø maët nöôùc. Tín hieäu deã daøng xuyeân qua caùc ñaùm maây. Tín hieäu bao goàm 3 thaønh phaàn cô baûn: Hai soùng taûi L-band Maõ ño khoaûng caùch ñieàu bieán treân caùc soùng taûi Thoâng baùo haøng haûi TÍN HIEÄU GPS
TÍN HIEÄU GPS SOÙNG TAÛI Soùng taûi cung caáp phöông tieän “chuyeân chôû” caùc maõ ño khoaûng caùch vaø thoâng baùo haøng haûi töø veä tinh ñeán maët ñaát. Taát caû caùc thaønh phaàn tín hieäu cuûa veä tinh ñeàu söû duïng chung moät ñoàng hoà nguyeân töû oån ñònh raát cao (10-13/ngaøy) vaø ñöôïc coi laø “traùi tim” cuûa veä tinh. Ñoàng hoà sinh ra moät soùng sine ôû taàn soá f0 = 10.23MHz goïi laø taàn soá cô baûn. Taàn soá f1 = 154xf0 = 1575.42MHz,  böôùc soùng 1  19cm. Taàn soá f2 = 120xf0 = 1227.60MHz, böôùc soùng 2  24cm. Ñeå ñöa thoâng tin leân soùng taûi, ngöôøi ta aùp duïng kyõ thuaät ñieàu bieán dòch hai pha. Trong GPS coù hai loaïi maõ ñöôïc duøng ñeå ñieàu bieán soùng taûi: maõ ño khoaûng caùch vaø thoâng baùo haøng haûi.
MAÕ ÑO KHOAÛNG CAÙCH Maõ ño khoaûng caùch goàm hai loaïi: Maõ C/A laø teân vieát taét cuûa “clear/access” hay “coarse/acquisition” nghóa laø maõ thoâ (ñoä chính xaùc thaáp) nhöng mieãn phí. Maõ P vieát taét cuûa “private” hay “precise” nghóa laø maõ chính xaùc nhöng khoâng mieãn phí Maõ C/A vaø P ñöôïc xem nhö thöôùc ño – chuùng cung caáp phöông tieän ñeå maùy thu GPS coù theå ño khoaûng caùch moät chieàu töø maùy thu ñeán veä tinh. Caû hai loaïi maõ ñeàu coù ñaëc tính nhieãu ngaãu nhieân (random noise), nhöng thöïc chaát chuùng ñöôïc sinh ra baèng caùc thuaät toaùn toaùn hoïc. Do ñoù coøn goïi laø “nhieãu giaû ngaãu nhieân” (pseudo-random noise – PRN) Caùc veä tinh block IIR-M coøn truyeàn theâm tín hieäu daân söï thöù hai L2C treân taàn soá L2 vaø tín hieäu quaân söï M treân caû hai taàn soá L1 vaø L2 TRÒ ÑO GPS Tín hieäu phaùt ra töø anten GPS laø tín hieäu phöùc taïp troän laãn treân hai taàn soá soùng taûi laø hai maõ ño khoaûng caùch C/A, P vaø thoâng baùo haøng haûi. Nhieäm vuï cuûa maùy thu laø thöïc hieän moät quaù trình ngöôïc (giaûi maõ) vôùi nhöõng gì ñaõ dieãn ra ôû veä tinh (maõ hoùa). Töùc laø taùch ra caùc thaønh phaàn töø tín hieäu phöùc hôïp. Trong phaàn naøy chuùng ta chæ xem xeùt nhöõng nguyeân lyù chung maø maùy thu coù theå cung caáp caùc trò ño khoaûng caùch döïa vaøo maõ PRN vaø soùng taûi.