Đồ án tốt nghiệp: Khảo sát độ chính xác định vị thuỷ âm đường đáy ngắn

ố

ồ

ệ Khoa Tr cắ

Đ Án T t Nghi p Đ aị

ộ

ng đáy ng n ắ

ị

M c L c ụ ụ ườ ỷ

ng III: Đ chính xác đ nh v thu âm đ ng III

NG ĐÁY NG N

ươ ươ Ộ

ƯỜ

Ị

6 ............................................ 24 ......................................................................................................................... 24 .................................... Ắ 24 ..............................................................................

Ch Ch Đ CHÍNH XÁC Đ NH V THU ÂM Đ Ị 3.1. Đ nh v thu âm đ ị

Ỷ ng đáy ng n ắ

ườ

ỷ

ị

- 1 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ố

ồ

ệ Khoa Tr cắ

Đ Án T t Nghi p Đ aị

ẽ ụ

STT Hình 1 2 Trang 13 14 2.1 M t c t nhi ặ ắ 2.2 ể ế ớ i , đ n v ơ ị

ơ ị

Danh m c các hình v N i dung ộ t đ theo đ sâu ộ ệ ộ c bi n trên th gi Bi u đ đ m n n ể ồ ộ ặ ướ tính là đ n v mu i th c t ự ế ố t t b c m bi n nhi Thi ệ ế

ậ ố

3 4 5 15 16 16 t đ ệ ộ

2.3 ế ị ả 2.4 Máy đo v n t c âm 2.5 H s h p th c a sóng âm theo nhi ụ ủ ệ ố ấ và đ sâuộ

ầ

6 7 8 9 18 19 20 21

đ u ừ ầ t b l n. ế ị ặ 2.6 Nguyên lý khúc x tia âm thanh ạ 2.7 Đ r ng băng t n ộ ộ 2.8 Chi u dài xung ề 2.9 Hình v th hi n kho ng cách t ả ẽ ể ệ i b ng đáp và thi ế ớ ộ ứ

10 11 24 27 ệ ố

12 3.3 29 ố ồ

phát bi n t S đ b trí SBL 3.1 ơ ồ ố 3.2 Quan h hình h c gi a m c tín hi u và ọ ệ ữ ng nghe tín hi u âm ệ ố quan h hình h c gi a ngu n âm và các ng ữ ọ ệ nghe tín hi u âmệ

ị

13 14 15 33 35 37 3.4 H to đ vuông góc không gian đ a tâm ệ ạ ộ 3.5 H to đ tr c đ a ệ ạ ộ ắ ị 3.6 H to đ vuông góc không gian đ a di n ệ ạ ộ ệ ị

ệ ạ ộ ầ

ầ ị ị

16 17 18 19 chân tr iờ 3.7 H to đ t u 3.8 Công ngh DGPS xác đ nh v trí t u bi n ể ệ 3.9 C-nav 2050 3.10 Nguyên lý thu phát tín hi u v tinh c a công 38 39 40 42 ệ ệ ủ

ệ

ệ ố

ị

20 21 22 23 24 25 t b di chuy n 43 44 45 46 47 48 ngh Fugro Omnistar 3.11 Công ngh Navcom ệ 3.12 H th ng StarFire s d ng ử ụ 3.13 Nguyên lý đ nh v thu âm ỷ ị 3.14 Các lo i B phát bi n ế ạ ộ 3.15 V trí g n b phát bi n SBL ế ộ ắ 3.16 B ng đáp g n trên thi ế ị ị ộ ứ ắ ể

- 2 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ệ Khoa Tr cắ

ồ

ố

26 48

Đ Án T t Nghi p Đ aị c a hãng Sonardyne ủ ắ ướ ộ ứ

i đáy bi n c a hãng ể ủ

3.17 B ng đáp g n d Sonardyne

27 28 49 50 ị

3.18 B ng đáp c a hãng Sonardyne ủ 3.19 M i quan h gi a đ nh v v tinh và đ nh v ị thu âm trong xác đ nh v trí đáy bi n ể ệ ữ ị ị ộ ứ ố ỷ ị ệ ị

- 3 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ố

ồ

ệ Khoa Tr cắ

Đ Án T t Nghi p Đ aị

ể

Danh sách các b ng bi u ộ

STT B ngả 1 1.1 Trang 8 ạ ủ

ng pháp đ nh v thu âm ả N i Dung ạ ị ỷ ề ươ

ố

2 3 4 5 6 7 1.2 3.1 4.1 4.2 4.3 4.4 15 49 52 52 52 53 ả ả ầ ố ậ ố ậ ố ậ ố ố i đa và đ chính xác ộ ứ ứ ứ ằ ng kho ng cách đo b ng

ơ ị

8 4.5 54 ả ố

ề ắ ộ

9 4.6 56

ơ ị ể c to đ P’ trong ạ ộ ượ ạ ộ

10 4.7 57 ể

i và

ạ ộ c to đ P’ trong ế i ta tính đ t to đ các đi m H ạ ộ ượ ả

Chi u dài c nh đáy, lo i tr đo c a các ph ị ị Công th c t c đ âm theo T,H,P ứ ố ộ D i t n s , kho ng cách t ả V n t c âm tính theo công th c 2.5 V n t c âm tính theo công th c 2.6 V n t c âm tính theo công th c 2.7 Sai s trung ph ươ sóng âm theo nguyên t c đo hai chi u( đ n v m) ề ắ Sai s trung ph ằ ng kho ng cách đo b ng ươ sóng âm theo nguyên t c đo m t chi u( đ n v m) Tính to đ t u khi bi i t to đ các đi m H ạ ộ ầ ế và to đ đi m P ta tính đ ạ ộ ể h to đ t u ệ ạ ộ ầ Tính to đ t u khi bi ạ ộ ầ kho ng cách R h to đ t u ệ ạ ộ ầ

- 4 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ồ

ố

ệ Khoa Tr cắ

Đ Án T t Nghi p Đ aị

t t t ừ ế ắ

Danh m c các t vi ụ Ti ng Anh t t t ế ắ ế ế

STT Vi 1 ROV Remote Operation Vehicle

SBL Short Base Line 2 ng ị ườ

USBL Ultra Short Base Line 3 ng ị ỷ ườ

Long Base Line LBL 4 ng ị ỷ ườ

Global Positioning System GPS 5 ị

DGPS 6 ệ ố ị ị

Differential Global Positioning System

GcDGPS Global Correction Differential 7 ầ

Global Positioning System ả ố ị

8 GNSS t Ti ng Vi ệ ng ti n đi u Ph ươ ệ ề xa khi n t ể ừ Đ nh v thu âm đ ỷ ị đáy ng nắ Đ nh v thu âm đ ị đáy siêu ng nắ Đ nh v thu âm đ ị đáy dài H th ng đ nh v toàn ị ệ ố c uầ H th ng đ nh v vi phân toàn c u ầ C i chính toàn c u h ệ th ng đ nh v vi phân ị toàn c uầ ệ ố Global Navigation Satellite System H th ng v tinh đ o ạ ệ

hàng toàn c uầ

- 5 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ố

ồ

ệ Khoa Tr cắ

Đ Án T t Nghi p Đ aị

M đ u ở ầ

t c a đ tài:

N c ta có b bi n dài g n 3200km, là m t qu c gia có u đi m v ố Tính c p thi ấ ướ

ệ ộ ạ

ậ ể ướ

ế ệ

ể ườ ọ ề ể ể ả

ể

ệ ạ ổ

ệ ớ ụ ằ ể

ớ ạ ả ả ờ ộ

ụ ầ ệ Có nhi u ph ề ị

c s d ng: Đ nh v thu ng đáy dài, đ nh v thu ỷ ỷ ị ị ị ị ắ ị

ế ủ ề ề ể ầ ờ ể ư bi n. Trong giai đo n công nghi p hoá hi n đ i hoá đ t n c , Đ ng và ệ ả ấ ướ ạ ể bi n. Vì v y vi c xây d ng các ng phát tri n kinh t c ch tr Nhà n ự ệ ế ể ủ ươ ứ công trình bi n ph c v các nhi m v phát tri n kinh t , nghiên c u ụ ụ ụ ể ng bi n , kh o sát đáy khoa h c v bi n , quan tr c s thay đ i môi tr ổ ắ ự bi n, theo dõi quá trình tr m tích đáy bi n , khai thác tài nguyên khoáng ầ ể s n … cũng đang đ c đ y m nh.Vi c đ i m i và áp d ng các công ẩ ượ ả ng pháp tiên ti n trong đo đ c bi n nh m nâng cao ngh m i , các ph ế ươ đ chính xác , gi m th i gian thi công đ m b o an toàn lao đ ng là ả ộ t. nhi m v c n thi ế ng pháp đ nh v thu âm đ ươ ng đáy siêu ng n, đ nh v thu âm đ ng đáy ng n. Song chúng tôi ch n đ tài “ ượ ử ụ ườ ề ộ ả ắ ọ

ườ ườ ị

ườ ỷ

ng đáy ng n, tìm hi u u nh ng pháp đ nh v thu âm đ ỷ ị ỷ ị Kh o sát đ chính ứ ắ ” . Đ tài có m c tiêu nghiên c u ụ ể c đi m ể ư ng đáy ỷ ng đáy ng n ườ ươ ượ ườ ề ắ ị ị ạ ứ ị ụ ủ

ủ ề ồ

ệ ề ị ỷ ị

ị

ng đáy ng n ộ ố ế ộ ỷ ắ

âm đ âm đ xác đ nh v thu âm đ ỷ ị đ chính xác đ nh v thu âm đ ị ộ và ph m vi ng d ng c a ph ng n.ắ C u trúc c a đ tài bao g m: ấ M đ u ở ầ Ch ươ Ch ươ Ch ươ Ch ươ ng I : Khái ni m v đ nh v thu âm và phân lo i ạ ng II: M t s ki n th c v đ nh v thu âm ỷ ứ ề ị ng III: Đ chính xác đ nh v thu âm đ ườ ị ng IV: Tính toán th c nghi m ự ị ệ

- 6 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ệ Khoa Tr cắ

ố

ồ

Đ Án T t Nghi p Đ aị Em xin chân thành c m n ấ

ắ ộ ị ầ

ả ơ PGS.TS. Đ ng Nam Chinh ặ ư ể ỉ ả ậ ỡ ồ

và các th yầ cô trong b môn tr c đ a cao c p cũng nh các th y cô trong khoa tr c ắ đ a đã t n tình giúp đ , ch b o đ em có th hoàn thành đ án này. ể ị Hà n i, ngày… tháng…năm ộ

Sinh viên

Nguy n Văn Tú

ễ L p Tr c đ a A – K51 ắ ị ớ

Ch

ng I

ươ

Ị Ỷ KHÁI NI M V Đ NH V THU ÂM VÀ PHÂN LO I Ạ

ỷ Ệ 1.1. Khái ni m v đ nh v thu âm ề ị

ư ệ ỷ ị ị

ượ ư ị ị

Theo t ị ố ủ ờ

ướ

ụ ộ ồ

ượ ệ ổ ỷ

Ề Ị ị ệ t Nam thì đ nh v thu âm đi n Bách Khoa Toàn Th Vi ừ ể đ xác đ nh v trí và các c đ nh nghĩa nh sau “ Đ nh v thu âm là ị ị ỷ tham s chuy n đ ng c a các đ i t ệ i n c nh các tín hi u ng d ố ượ ộ ể ướ ướ ạ ở âm thanh lan truy n trong n c phát x ho c ph n x b i c, đ ạ ề ả ặ ượ ng đó. G m có ĐVTÂ ch đ ng, ĐVTÂ th đ ng. chính các đ i t ủ ộ ố ượ ồ c dùng đ phát hi n tàu n i, tàu ng m, thu lôi, các lu ng ĐVTÂ đ ầ cá, nghiên c u đáy bi n, v.v….” ứ ể ể

ầ ọ ộ

i n ộ

i n ị ị

ị

ế ị

ặ ỷ ị

t b làm vi c d ị ủ

ư ể ể

c đi m t ng ph ươ ng ạ ị ượ ư ừ ể ỷ

c t i m i đ sâu yêu c u và Sóng Radio không th truy n qua n ướ ớ ể ề c. S d ng sóng âm là m t cách không th s d ng đ đ nh v d ử ụ ể ị ị ướ ướ ể ử ụ c là m t h th ng trong c. Đ nh v d đ xác đ nh v trí d i n ộ ệ ố ị ướ ướ ướ ướ ị ể ặ ướ t b thu âm đ t d i đó bao g m m t c s xác đ nh to đ , các thi ỷ ế ị ặ ơ ở ạ ộ ồ t b di đ ng ph c v cho công đáy t u ho c trên các thi đáy bi n, đ t ụ ụ ộ ặ ầ ặ ở ể tác kh o sát l p đ t thi i đáy bi n. Đ nh v thu âm là ệ ướ ả ị ể ế ị ắ lĩnh v c r ng trong vi c xác đ nh v trí đ ng c a các công trình thăm dò ộ ị ệ ự ộ và khai thác trên bi n nh dàn khoan, các robot thám hi m đáy bi n. ể 1.2. Phân lo i đ nh v thu âm và u nh ị pháp.

- 7 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ố

ồ

ệ Khoa Tr cắ

ị

ng pháp: ị ị ỷ ượ

ươ ắ

ắ

ư ượ ỷ ỷ ỷ ỹ ườ ườ ườ ậ ủ

ng pháp đ nh v Chi u dài c nh đáy, lo i tr đo c a các ph ị ạ ị ạ ị ị ị ị ặ ả ng đáy siêu ng n – Ultra Short Base Line -USBL ng đáy ng n – Short Base Line - SBL ng đáy dài – Long Base Line - LBL b ng 1.3 c th hi n ể ệ ở ả ươ ủ

ị ạ

ng Chi u dài c nh đáy ề < 10cm

ng 20m – 50m ị

ng đáy dài 100m – 6000m ỷ ườ

Lo i tr đo ạ ị ng và Đo h ướ kho ng cách ả Đo h ng và ướ kho ng cách ả Đo kho ng ả cách

ộ ề ệ ộ

ầ ng pháp đ nh v phù h p. ườ ươ ọ ị ị

ng pháp đ nh v thu âm. ợ ị ươ ỷ

ị ng đáy siêu ng n: ể ỷ ườ ắ

ễ ể

ế ầ

, d s d ng. ễ ử ụ ơ ở i đáy bi n ( To đ t u đ ệ ố ạ ộ ầ ộ ứ ướ ể ắ ố

t b l n ho c công ị ỉ ầ ế ị ặ ề ặ ặ

ng đ ng. ộ ố ượ

c đi m : ể

ườ ệ ỉ

ng. nh b hi u ch nh ư ộ ệ t các tham s môi tr ế ị ố t b ph tr ụ ợ ượ ệ ố ộ ộ ỉ

ặ ả

ộ ạ ừ ậ

ị ộ

ộ ng đáy ng n: ườ ỷ

Đ Án T t Nghi p Đ aị 1.2.1. Phân lo i đ nh v thu âm. ỷ ạ ị Đ nh v thu âm đ c chia làm 3 ph - Đ nh v thu âm đ ị - Đ nh v thu âm đ ị - Đ nh v thu âm đ ị Đ c tr ng k thu t c a chúng đ B ng 1.1. ề thu âmỷ : ng pháp đ nh v Ph ươ ị Đ nh v thu âm đ ườ ỷ ị ị đáy siêu ng n (USBL) ắ Đ nh v thu đ ỷ ườ ị đáy ng n ( SBL) ắ Đ nh v thu âm đ ị ị (LBL) Tuỳ thu c vào đi u ki n khu đo, yêu c u đ chính xác và chi phí, i ta có th l a ch n ph ng ể ự 1.2.2. u nh c đi m c a các ph ượ ủ Ư 1.2.2.1. Đ nh v thu âm đ ị ị a. u đi m : Ư ể - H th ng d tri n khai trong th c t ệ ố ự ế - H th ng to đ đ u phát bi n làm c s , không c n h th ng các ạ ộ ầ ệ ố m c tín hi u ho c b ng đáp g n d ượ c ệ ặ xác đ nh b ng GPS). ằ - Ch c n m t b ng đáp trên b m t, trên thi ộ ộ ứ trình . - Đ chính xác cao trên các đ i t ộ b. Nh - H th ng yêu c u hi u ch nh chi ti ế ầ - Đ chính xác ph thu c vào các thi ụ con quay ho c các tr m c i chính đ cao. ạ - Tr đo th a ít nên đ tin c y còn h n ch . ế ộ - B phát bi n l n , giá thành b phát bi n cao. ế ế ớ 1.2.2.2. Đ nh v thu âm đ ắ ị ị a. u đi m: Ư ể - H th ng d tri n khai trong th c t ệ ố

, d s d ng. ễ ử ụ ễ ể ự ế

- 8 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ố

ồ

ệ Khoa Tr cắ

ả ộ ệ ng đ ng. ộ ấ ố ớ ố ớ

ượ ệ ố

c xây d ng ngay bên trong h th ng. ệ ố ơ ở i đáy bi n( to đ t u đ ể ướ ắ ố ị ầ ạ ộ ầ ượ ộ ằ c xác đ nh b ng ị

ỏ ỗ ộ

ượ

ở

c sâu ( > 30m). ể ệ

ỉ ữ ầ ệ ệ ố ườ

ỉ ộ ỉ ố t b ph tr ụ ợ t các tham s môi tr ế ị

ộ ầ t b . ế ị ặ ấ

ị ị ườ

ụ ộ ộ

ừ

ự ớ ề ấ ị ộ

ệ ố ụ ợ ế ầ ộ

ộ ộ t b . ế ị ỉ ầ ế ỏ ộ

ế c đi m: ể

i s d ng chuyên nghi p. ệ

ượ ệ ố ầ

ệ ố ờ

c m i l n tri n khai ụ ệ ố ỗ ầ ướ ể ể ị

ồ ỷ

ủ ị ồ ỷ ị

ộ ị ủ

ư ọ ụ ủ ế

ự ế ợ ủ ộ ệ ể ể ộ

Đ Án T t Nghi p Đ aị - Kh năng nâng c p t t v i các m c tín hi u. ố - Đ chính xác cao đ i v i các đ i t ố ượ - Không gian d phòng đ ự ự - L y h to đ t u làm c s , không c n các m c tín hi u hay b ấ ệ ạ ộ ầ truy n phát g n c đ nh d ề GPS). - B phát bi n nh , giá thành m i b phát bi n r . ế ế ẻ ộ c đi m: b. Nh ể vùng n - H n ch v đ chính xác ướ ế ề ộ ạ ng s a ch a t u ho c c ng đ hi u ch nh h th ng. - C n x ặ ả ử ầ ưở - H th ng yêu c u hi u ch nh chi ti ng . ệ ố ế ầ - Đ chính xác ph thu c vào các thi nh b hi u ch nh ư ộ ệ ụ ộ con quay ho c các tr m c i chính đ cao. ộ ả ạ - C n ít nh t 3 b phát bi n cho m t thi ộ ế 1.2.2.3. Đ nh v thu âm đ ng đáy dài ỷ a. u đi m: Ư ể - Đ chính xác không ph thu c vào đ sâu . ộ - Có nhi u tr đo th a. - Cung c p đ chính xác cao trong khu v c l n. - Không c n thêm các h th ng ph tr nh b tham chi u đ cao , la ư ộ bàn. - B phát bi n nh , ch c n m t b phát bi n cho m t thi ộ b. Nh - H th ng ph c t p đòi h i ng ỏ ườ ử ụ ứ ạ t b đ t ti n. - Yêu c u các h th ng thi ế ị ắ ề - Chi phí nhi u th i gian cho vi c tri n khai và khôi ph c h th ng. ể ệ ề - M i h th ng LBL đ u yêu c u ki m đ nh tr ầ ề ỗ ệ ố s d ng. ử ụ 1.2.3. Đ chính xác c a đ nh v thu âm và các ngu n sai s . ố ị ộ ủ ị 1.2. 3.1. Ngu n sai s và đ chính xác c a đ nh v thu âm: ố a. Ngu n sai s c a đ nh v thu âm. ồ ố ủ ị ỷ 1. L c d c và l c ngang c a tàu. ắ ọ ắ 2. Đ l ch offset c a dàn đ i v i đi m quy chi u , ví d nh tr ng tâm ể ố ớ ộ ệ (COG). ắ 3. Đ d ch chuy n do s k t h p c a đ l ch dàn và chuy n đ ng l c ộ ị d c và l c ngang c a t u. ắ ọ

ủ ầ

- 9 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ố

ồ

ệ Khoa Tr cắ

Đ Án T t Nghi p Đ aị

ố ộ ệ ể ướ ộ ứ ộ ệ ớ i bi n so v i

ỉ ụ ủ ị

c quy t đ nh b i đ ị ượ ỷ ị ế ị ộ ộ ở ộ

ỷ ỷ

ị ộ ệ ệ ủ ệ ố ụ ạ

ế t chú ý trong vùng có các thi ạ ề ệ

ạ ộ ầ ộ

ệ ố ố

ệ ị

c s d ng, đ chính xác tăng khi t n s ầ ố ộ ộ ụ ụ ộ

ệ ệ ố ử ụ ủ ể ề ế ầ

t b thu âm. ế ị ọ ỷ

ễ

4. Đ l ch c a b ng đáp /b đáp/m c tín hi u âm d m c tiêu ch đ nh. b. Đ chính xác c a đ nh v thu âm. ủ ị ị - Đ chính xác c a h th ng đ nh v thu âm đ ệ ố ủ chính xác c a h th ng m c tín hi u thu âm. ố - Đ chính xác ph thu c vào vi c xác đ nh và h n ch các hi u ng ệ ứ ộ t b c đ nh khúc x âm. Đi u này đ c bi ế ị ố ị ặ đang ho t đ ng nh h th ng dàn khoan ng m, đ chính xác c a h ệ ư ệ ố ủ th ng LBL trong khu v c này cao h n h th ng USBL và SBL. ơ ự - Ph thu c vào vi c xác đ nh và h s khúc x . ạ ệ ố - Ph thu c vào các t n s đ ầ ố ượ ử ụ tăng nh ng gi m hi u năng. ả ữ ệ - S tiên ti n c a h th ng ph n m m s d ng đ tính toán d li u ự đ nh v . ị ị - M i quan h hình h c gi a các thi ữ ệ ố 1.2.3.2. Các ngu n nhi u. ồ Đ nh v thu âm ch u nh h ng c a các ngu n nhi u nh : ư ồ ị ả ưở ủ ễ ỷ ị

a. b. c. ị ễ ễ ễ ủ ự ả

ng Nhi u âm thanh do môi tr ườ t b Nhi u âm thanh do chính thi ế ị Nhi u c a s ph n x âm thanh Ứ ạ ự ễ ụ

Ứ ủ ế ị ế ị

ố ầ ặ ắ

ng h c ( Nghiên c u v bi n, tìm các ứ ề ể ọ

ẫ ả ươ ồ

ả

ế ể ạ ố

1.3. ng d ng trong th c ti n - ng d ng ch y u trong tr c đ a công trình bi n ( Đ nh v đ giàn ể ị ắ ụ khoan, đ nh v đ ng ng d n d u, l p đ t cáp …) ị ườ ị - ng d ng trong công tác h i d ụ Ứ r ng san hô, xác đ nh các lu ng cá … ) ị ặ - Kh o sát bi n ể - Xây d ng l ướ ự công tác xây d ng các công trình d ự i kh ng ch đáy bi n ph c v công tác đo đ c bi n và ụ ụ i bi n… ể ể ướ

- 10 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ố

ồ

ệ Khoa Tr cắ

Đ Án T t Nghi p Đ aị

Ch

ng II

ươ

Ộ Ố Ế Ỷ Ị

M T S KI N TH C V Đ NH V THU ÂM Ứ Ề Ị

ng n c. ề ự ướ ườ

ng n c: ườ

ề

ự ế ộ

2.1. S lan truy n sóng âm thanh trong môi tr 2.2.1. Sóng âm trong môi tr ấ ủ ướ ượ ướ B n ch t c a sóng âm thanh là s lan truy n sóng c h c trong môi ả ự ề c , đó là s tác đ ng liên t c quá trình ti p nh n và truy n ng n tr ụ ườ ng c a dao đ ng âm. Hi n t ng sóng âm ph bi n nh t là i năng l t ệ ượ ộ ả ơ ọ ậ ổ ế ủ ấ

- 11 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ồ

ố

ệ Khoa Tr cắ

Đ Án T t Nghi p Đ aị

ọ ườ ề

ậ ộ ạ

n c rung ử ướ ng t o ra m t đ và áp su t thay đ i d c theo ổ ọ c hi u nh sóng ư ể ủ ổ

ng các phân t ấ ng chuy n đ ng c a sóng. S thay đ i áp su t đ Pe đ sóng d c, khi sóng âm truy n qua môi tr đ ng trong môi tr ộ ườ h ể ộ ướ âm ho c th a áp , th a áp ừ ự c đ nh nghĩa nh sau: ượ ị ấ ượ ư ừ ặ

0 là áp l c thu tĩnh hay nói cách khác

Pe = P –P0 (2.1)

ỷ ự

ự ấ ứ ự

Do áp su t l n, các h t trong môi tr ờ ổ ạ ườ ầ

ữ ể

ườ ị

Trong đó P là áp su t t c th i , P là áp l c không có s thay đ i . ấ ớ ả ờ c co l ượ ạ

c s b t đ u di ng n ẽ ắ ướ ư thay đ i gi ng nh chuy n , k t qu là kho ng cách gi a các phân t ố ổ ử ả ng , m t hàm c a th i gian và v trí. Đ âm thanh truy n qua môi tr ề ộ môi tr c bi u di n b ng 1/P ằ ễ ệ ể c bi u di n nh sau : , nó là th tích căng trên m t đ n v và đ ể i. L c nén ký hi u s , s đ ượ ể ị ế ủ ng đ ườ ể ự ộ ơ ượ ư ễ D (2.2)

e đ

/ vv eP ổ

D thay đ i trong th tích ban đ u và P ể

ố ượ ự ầ ậ

c hi u nh h s t Khi ằ ượ ấ ả ộ ố ớ ể

đây l c nén và h s t ể ể ư ệ ố ả ự ệ ố ả ọ ở

c ch p nh n , ậ ồ ủ n u s là h ng s thì có th hi u nh đ nh lu t Hooke. S ph n h i c a ư ị ế i tr ng k . Đ i v i biên đ sóng âm l c nén đ ọ ự thanh nh , xem xét ằ i tr ng có th coi là h ng ể ỏ s .ố

T khi có nhi u c c b , môi tr ễ ừ ậ ứ ể ộ

ụ ề ự

ng ng v i v n t c âm v. T c đ âm thanh ph thu c vào h ớ ự ộ ứ ố

ụ c tính nh sau : ề ng không th ngay l p t c truy n ườ tín hi u, s lan truy n sóng âm thanh x y ra cùng m t lúc v i s xáo ệ ộ ệ tr n t ộ ươ s t ố ả ọ ả ộ ượ ư

(2.3) ớ ậ ố i tr ng k và m t đ trung bình đ ậ ộ 0 k = 1 r r s .

ố ộ

-9 Pa và P0 = 1000(kg/m3) , t c đ âm trong môi tr ộ

ườ ng c x p x 1480m/s. So sánh v i t c đ âm trong s t là kho ng 5050 ỉ ớ ố ắ ả

ứ ể ị

tV )(

V i k = 2,2x10 ớ n ấ ướ m/s và trong không khí là 330 m/s. Ta cũng có th dùng công th c tích phân trung bình đ xác đ nh v n t c ậ ố âm trong n ể c:ướ

t (

)

t (

)

t 1

2,1 t 1 ả

(2.4) (cid:242) - -

1 t Trong đó D1,2 là kho ng cách, V(t) là v n t c âm (ph thu c vào đ sâu H, nhi

ậ ố ụ ộ ộ

t đ T và đ mu i S). ộ ệ ộ ố

- 12 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ệ Khoa Tr cắ

ố

ồ

2.2.2. Ph ươ

Đ Án T t Nghi p Đ aị ố ộ ể

ề ố

ể ủ ộ ừ ớ ự

ở ấ ệ ị ng n ướ ệ

t đ : Nhi Chúng ta có r t nhi u cách đ xác đ nh t c đ âm thanh trong môi ọ ỹ ườ ậ ố ộ Nhi ể ệ ộ ng pháp xác đ nh t c đ âm: ị ị tr c. Hi n nay v i s phát tri n không ng ng c a khoa h c k thu t, vi c xác đ nh t c đô âm tr nên đ n gi n. ả ơ ố sau: T c đ âm thanh ph thu c vào các y u t ế ố ụ t đ t ổ ị

ị ự ố

ộ ườ ứ ạ

ể ự ế ổ ủ ự ỷ

ụ ứ ạ ệ

Đ sâu khá nh y c m đ i v i nh ng bi n đ i c a m t c t t c đ ữ ả

đ sâu khác nhau s có nhi ộ i b m t bi n thay đ i theo v trí đ a lý trên trái ệ ộ ạ ề ặ ệ ộ t đ đ t, theo mùa trong năm, theo th i gian trong ngày. S phân b nhi ờ ấ ng ph c t p và không th d đoán m t cách chính xác cho là m t tr ộ c theo đ sâu khá m c đích kh o sát thu văn. S bi n đ i c a n ả ộ ướ ụ ụ ph c t p vì th d đoán m t cách chính xác m t c t t c đ âm ph c v ặ ắ ố ộ ộ ế ự cho nhi m v kh o sát đo đ c bi n là không đ n gi n. ạ ụ ả ả ơ ể ố ớ ổ ủ ạ ẽ ặ ắ ố ự ế

ộ ế ổ t đ khác nhau. S bi n đ i ệ ộ ổ

ng l n nh t t ả i s thay đ i t c đ âm ấ ớ ự ổ ố ộ ưở ớ

ổ i áp su t. sau đó m i t ộ c âm, n ướ ở ộ c a 1ủ 0C đ (Celsius) làm t c đ âm thay đ i kho ng 4,5m. ộ ố ộ Các bi n đ i nhi t đ nh h ế ớ ớ ệ ộ ả ấ

ộ ệ ộ

Đ sâu l p n ộ ướ ệ ộ

t đ thay t đ . ệ ộ

Đ m n c a n Hình 2.1. M t c t nhi ặ ắ c trong kho ng t ả đ i nhi u nh t và t c đ âm lúc này nh h ố ộ ổ ướ ớ ấ ủ ướ ủ

ưở c là m t th ể ướ

t đ theo đ sâu 200m – 1000m có nhi ng l n nh t b i nhi ớ ấ ở c đo đ hoà tan ộ ộ ướ ng nó c bi n. Bình th ườ ể c bi n ng ch t r n hoà tan trong n ướ

c a mu i và các khoáng ch t khác trong n ủ c đ nh nghĩa nh t ng s l đ ấ ắ ư ổ ượ trên m t ph n nghìn(ppt ho c ầ ừ ả c: Đ m n c a n ộ ặ ấ ố ượ ặ o/oo) ề ộ ặ ố ị ộ

- 13 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ệ Khoa Tr cắ

ố

ồ

ị ự

ng clo c a n

Đ Án T t Nghi p Đ aị đ m n không đ ặ ự ế ộ l c tính toán t ừ ượ

ộ ỉ ố ẫ ạ ứ ộ

c bi n đ ố c s d ng làm m u đ m n. Trong th c t ượ nh ng đ ủ ượ ư thu c tính khác nào đó mà có liên quan t ộ trong n ẫ ể ượ ử ụ ướ ế c xác đ nh m t cách tr c ti p c , ch s khúc x âm hay ướ i đ mu i. M u m c đ clo có ớ ộ ộ ặ

ơ ế ớ i , đ n v tính là ị

ộ ặ ổ ủ thay đ i c a

ỉ ấ ỷ ệ ủ ộ ặ c bi n trên th gi ể ồ ộ ặ ướ đ n v mu i th c t ơ ự ế ố Đ m n trung bình c a n ể ả ủ ướ ự

ấ

ộ ủ ấ ộ Hình 2.2. Bi u đ đ m n n ể ị c bi n kho ng 35 t c đ âm thanh x p x 1,3m/s cho s thay đ i 1 ố ộ Áp su t : Áp su t cũng tác đ ng đáng k t ấ

ả

ớ M t đ n

ậ ộ ướ ộ ặ ấ ộ ươ

3 t

o/oo. T l ổ o/oo c a đ m n. i v n t c âm thanh. Áp ộ ể ớ ậ ố su t là hàm c a đ sâu và kho ng thay đ i c a t c đ âm kho ng ả ả ổ ủ ố 1,6m/s v i 10 atmospheres x p x kho ng 100m đ sâu. ỉ ộ ấ ệ ộ t đ , c đó t c là nhi c ph thu c vào các thông s tr ứ ố ướ c bi n có m t đ n m trong ầ ậ ộ ằ ể ướ 3. S nh h ng l n nh t v m t đ là ấ ề ậ ộ ưở ự ả ẽ i b m t thì s ạ ề ặ ậ ộ

ớ

ộ

đ sâu 5000m.

ướ

ể ể ệ ữ ấ

i thu c tính t ư ộ ố ố ộ

ng. Các thông s khác nh ớ ố ộ ố

ụ áp su t, đ m n. Năm m i ph n trăm n kho ng 1027.7 và 1027.9 kg/m ả áp l c nén theo đ sâu. N c có m t đ 1028.0kg/m ự ướ 3 có m t đ là 1050.0kg/m ậ ộ ở ộ c bi n có th th hi n nh m t hàm T c đ âm thanh v trong n ể ố ộ ả t đ T, áp su t P( đ sâu H), đ m n S. Nh ng tham s này nh nhi ộ ặ ộ ệ ộ ư i tr ng c a môi tr ng t h ủ ả ọ ớ ưở b t khí và các vi sinh v t cũng nh h i t c đ âm. T c đ âm ọ ưở ả ậ ng lý t th ườ ử ụ ưở ườ ư ứ

ườ ng t ộ ng, công th c chung nh sau: (2.5) ng s d ng trong môi tr v = f(T,p,S) = f (T, H, S)

- 14 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ố

ồ

ệ Khoa Tr cắ

Đ Án T t Nghi p Đ aị

ườ ộ ố ư ứ ự ệ ể

c: Ng ị

Công th c xác đ nh t c đ âm v i đ n v m/s v i các thông s nhi i ta đa nghiên c u và đ a ra m t s công th c th c nghi m đ ứ xác đ nh t c đ âm trong n ố ộ ứ ướ ộ ớ ơ ớ ố ị ị ệ t

đ (T), đ sâu (H) , đ m n S(ppt) ộ ộ ố ộ ặ

ả ứ ố ộ

(

)

1492

10*6 (

)

10*4

0 30

H S

(

18 )(

*2.1 ) +

10*6.1

10 =

1492

+ 6.49.

10*5.5

1000

v +

)

10*6.1

10*9.2 ( 34.1 =

1448

96.

- £ £ - Gi ớ ạ ử ụ 2 - - - £ £ - Công th c 2.6 ứ B ng 2.1. Công th c t c đ âm theo T,H,P Các công th cứ ) ( + *39. T ( ) - - - £ £ i h n s d ng 5.24 T 1000 42 - - - - - - £ £ - - £ £ Công th c 2.7 ứ £ £ - - - - - £ £ -

)( ST 591

304

10*

8000

v +

374

10*

- £ £ Công th c 2.8 ứ

340

+ .1)35

630

10*

675

10*

025

10*

ST (

)35

139

10*

HT *

- £ £ - - - - - - -

ệ ể

ự ớ ự là t cố ừ ở B ng 2.1 ả t đ , đ sâu , đ m n. T ộ ặ

ể

ng n c : ị t đ tăng. ườ ướ

t ” ế ị

ộ ạ ứ ố ộ Có hai thi ế ị M t là s d ng thi ử ụ ả ệ ế ị ả

ể

ế ệ

t , vì lý do đó “ ườ ệ ” đ t

ế c sâu. c trình bày Đi n hình công th c th c nghi m đ ượ ứ đ âm thanh tăng cùng v i s gia tăng nhi ộ ệ ộ ộ các bi u th c t c đ âm thanh tăng nhanh khi nhi ệ ộ t b dùng xác đ nh t c đ âm trong môi tr ố ộ (Bathyermograph) có t b “ c m bi n nhi ả ế ộ t đ và m t hình d ng qu ng lôi trong đó ch a thi t b c m bi n nhi ệ ộ ứ ư ế t ” có đ u dò đ phát hi n s thay đ i v đ sâu. Các “ c m bi n nhi ầ ổ ề ộ ệ ế ệ ự ả ả i b ph n c m t đ mà không c n l y l th cung c p thông tin v nhi ầ ấ ạ ộ ệ ộ ề ấ ể ậ t ” chuy n m i quan h nhi t đ và đ sâu bi n . “ C m bi n nhi ộ ệ ộ ố ể ệ ả ế i ta coi bi u đ đ m n t b này ng thành t c đ âm thanh. V i thi ồ ộ ặ ể ế ị ố ớ ộ không c n thi ượ ử ụ ở ữ nh ng c s d ng C m bi n nhi ầ ế ả vùng n ướ

- 15 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ố

ồ

ệ Khoa Tr cắ

Đ Án T t Nghi p Đ aị

Hình 2.3. Thi t b c m bi n nhi ế ị ả ế t ệ

Hai là máy đo t c đ âm ( ố ế ị ố ộ ị

Velocimeter) là thi ờ

ộ ị ụ ề ữ ọ ộ ề ệ ồ

t b xác đ nh t c đ âm ộ d a trên nguyên lý xác đ nh th i gian đi và v gi a m t máy phát và m t ự b thu c đ nh. D ng c này chính xác trong m i đi u ki n bao g m c ả ụ ố ị ộ nh ng n i có ư ơ ề ộ bi n thiên v đ ế m n l n. ặ ớ

Hình 2.4 Máy đo v n t c âm ậ ố

2.2.3. t ượ c ườ trong n

ng n ả là năng ộ ề

ạ ở ầ ả

Hi nệ ả ng suy gi m âm ng đ ộ c :ướ S suy gi m ự m t s ấ ự ng c a m t làn sóng âm truy n trong môi tr l ườ ủ ượ th , lan to theo hình c u và b tán x b i các ph n t ầ ử ụ ế ợ ủ

c ví d nh magie sun phát ( MgSO ả ộ ướ

ị ả ủ ư ỷ ệ ấ ụ ộ

ự trong c t n chính trong n hoá h c c a n ị ấ c và b h p ướ trong c t n c. ộ ướ ầ ử S suy gi m là k t qu c a phân ly và k t h p c a m t s ph n t ộ ố ụ 4) là ngu n h p th ấ ồ h p th ph thu c vào tính ch t v t lý và ấ ậ c truy n đi. ề ế ụ c bi n. T l ể c bi n và trên các t n s âm thanh đ ể ướ ọ ủ ướ ụ ầ ố ượ

- 16 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ồ

ố

ệ Khoa Tr cắ

Đ Án T t Nghi p Đ aị

t đ và đ sâu ệ ộ

ệ ố ấ ầ ộ ớ ấ ộ ọ

ả

ề ị ổ ừ ầ ụ ấ ả

ng âm truy n qua m t di n tích khi kho ng cách t ệ ự ấ ng trình truy n âm theo công th c: Hình 2.5. H s h p th c a sóng âm theo nhi ụ ủ S lan to hình c u ph thu c vào c u trúc hình h c , v i m t góc ả ự ộ ụ ngu n kh i năng l ồ ộ ượ ố ượ c âm tăng. C hai đ u b t n th t do s h p th và lan to hình c u đ ả tính đ n trong ph ề ề ươ ứ

ế EE = SL -2TL – (NL - DI) +BS – DT (2.9)

ồ ố ư ứ

ổ ấ ề ườ ng

ng n ễ ườ ứ ộ c ướ

ng c a âm thanh trong môi tr ủ ỉ ố ướ ườ ng

ng đ tán x c a đáy bi n ạ ủ ể ộ

ạ

ườ ng tách sóng ưỡ ho c các tán x ph thu c vào các ph n t ặ ầ ử ộ ụ c. Tán x ch y u do các sinh v t bi n, là ể ậ ủ ế DSL : Deep Scattering Layer) bao Trong đó : EE (Echo Excess) s d âm thanh SL (Source level) M c ngu n âm TL (Transmission loss) t n th t do truy n âm thanh trong môi tr cướ n NL ( Noise level) M c đ nhi u âm thanh trong môi tr DI ( Directivity index) Ch s h cướ n BS (Bottom backscattering strength) c DT ( Detection threshold) Ng Tuy nhiên s t n th t t ấ ừ ự ổ ng có trong c t n ộ ướ ạ chính trong l p phát tán sâu ( ớ

ổ

ề ủ ướ

ườ ề

ng lan truy n c a sóng âm thanh ặ ng ho c ổ ố ng đi qua b m t chung , đ i di n cho tính không ệ ạ ố

đ i t ố ượ nhân t ố g m l p c a sinh v t phù du có đ sâu khác nhau, thay đ i hàng ngày. ậ ộ ớ ủ ồ ng trong đó h Khúc x là hi n t ạ ệ ượ b thay đ i do thay đ i t c đ âm lan truy n trong môi tr ổ ộ ị gi ng nh năng l ượ ư liên t c c a t c đ âm gi a hai b m t. ụ ủ ố ộ ề ặ ề ặ ữ

- 17 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ệ Khoa Tr cắ

ố

ồ

Đ Án T t Nghi p Đ aị

=´

PR P 1

VP 2 VP 21

VP 11 VP 12

- (2.10)

v1v2

v2 v2

ạ Theo đ nh lu t Snell và xem xét hai l p n ớ ị Hình 2.6. Nguyên lý khúc x tia âm thanh ậ

1 > v2 h ề

c trong đó có v n t c âm ậ ố ng chuy n c a sóng âm thanh s thay ẽ i, thì góc i. Ng c l ượ ạ ỏ ơ ớ ướ ẽ

ậ ơ ề ẽ ớ ´ tính đ ứ ệ ố

c theo công th c 2.10 ạ ở áp l c biên đ c a sóng ph n x b i ượ ộ ủ ự ả ệ l ỷ ệ

i. ự ủ ớ

l ng đ âm thanh ph n x và c a c ỷ ệ ủ ườ ộ ả ạ

ủ ế ệ ộ

ng ph n gi a tr kháng c a các thi t b ế ị ủ ả ở

ướ khác nhau v1 , v2. N u vế ề ủ đ i theo quy lu t góc chuy n s nh h n góc t ổ i. chuy n s l n h n góc t ớ H s khúc x theo áp su t ký hi u là ấ ạ [Kinsler et al,.. 1982] chính là t các áp l c biên c a sóng t Đ i v i các đi u ki n chung , t ề truy n qua ph thu c ch y u vào: ụ ữ ể

ư ặ ằ ộ ượ

ể ộ c xác đ nh ị ề ng, chùm tia, chi u

ng đ t ữ ự ề ườ ể

ố ớ ề - T ươ - Đ a hình đáy bi n ị - T n s âm ầ ố Nh ng đ c tr ng c a m t máy dò b ng ti ng d i đ ế ộ ữ ủ b ng nh ng b chuy n đ i, t c là tính đ nh h ướ ị ổ ứ ằ i c nh biên. r ng, s đi u khi n chùm tia và c ộ ạ ạ ộ a. T n s âm ầ ố

- 18 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ố

ồ

ệ Khoa Tr cắ

Đ Án T t Nghi p Đ aị

ị ạ ữ ố ể ầ ố

ể ự ủ ệ

ả ự ả

c l ấ

ộ

ầ ố ấ ộ ộ ộ ế

c kho ng cách dài. ụ ố ớ ộ ể

ữ Các t n s âm thanh là nh ng tham s đ xác đ nh ph m vi và nh ng vùng mà âm thanh có th đi qua. S suy gi m c a tín hi u âm trong ứ v i t n s , t n s càng cao thì s suy gi m càng nhanh, t c n c t l ướ ỷ ệ ớ ầ ố ầ ố i t n s càng th p thì càng đo c kho ng cách ng n, ng là đo đ ượ ạ ầ ố ắ ả ượ đ ượ ả c Đ r ng chùm tia ph thu c vào đ dài sóng âm thanh và kích th ướ ộ ộ ộ ơ c a b c m bi n. Đ i v i cùng m t đ r ng chùm tia t n s th p h n ủ ộ ả s đòi h i ph i có b chuy n đ i l n. ẽ ỏ T n s theo đ sâu th hi n nh sau : ầ ố ổ ớ ư

ể ệ ơ ơ ầ ố ầ ố

c nông h n 100m : t n s cao h n 200kHz c nông h n 1500m : t n s 50 – 200 kHz c sâu h n 1500m : t n s 12 – 50 kHz ầ ố • • • • Vùng n Vùng n Vùng n Các t n s cho đ sâu b m t đáy bi n là d i 8kHz ả ộ ướ ướ ướ ầ ố ề ặ ơ ộ ướ ể

b. Đ r ng băng t n ộ ộ ầ

Tăng

T n sầ ố

i đi n t Hình 2.7. Đ r ng băng t n c a b phát bi n ế ệ ố ầ ủ ộ i đa( c ng h ộ ng t n s ) và f ầ ố

1 , ưở ng đ tín hi u, đ r ng băng t n là

ng ng v i n a c ầ ố ươ ệ ộ ầ

ộ ộ 2 – f1 ầ ố ữ ứ ả

ộ ộ L y fấ 0 là t n s c a truy n t ề ả ầ ố ủ f2 là t n s t ớ ử ườ ứ kho ng t n s gi a các t n s ( hình 1.10), t c W = f ầ ố ng c a b phát bi n Q đ H s ch t l c tính b i công th c : ệ ố ấ ượ ủ ộ ượ ế ở ứ

- 19 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ố

ồ

ệ Khoa Tr cắ

Đ Án T t Nghi p Đ aị

f 0 W

(2.11)

ừ ự

i u hoá truy n t ị ượ

ầ i năng l ưở

ọ

ả

1‡ t

ộ ế ủ ị ệ ố ấ ượ ự ả ượ ả ổ ỷ ệ l ổ ng, các b chuy n đ i ộ ng và do đó có đ r ng băng ộ ộ ng cao. Trong quá trình l a ch n Q ự t v i các tín hi u khác, ệ ớ c xác đ nh trong d i t n s , đ r ng băng ố ả ầ v i ớ t là kho ng th i gian c a ủ ả ệ ộ ộ ờ

ề

ượ ị

ng truy n vào trong n ầ ượ

c, v i cùng ướ ề ớ ng h n đ đi sâu ể ơ ề ệ c và đ đi qua m t kho ng cách l n có th th c hi n ể ự ộ ướ ể ả

ộ c v i h th ng dò tín hi u âm.

ế ủ ệ ộ ụ

ng th i gian ờ ổ ầ ưở nhiên. H n ch c a xung dài là ế ủ ố ộ ạ ộ ử ự

T các đ nh nghĩa trên có th th y r ng Q và W có s thay đ i t ể ấ ằ ị ngh ch. Do đó, đ t ể ề ả ể ố ư nên chuy n g n v i các t n s c ng h ầ ố ộ ớ ể t n nh , t c là giá tr h s ch t l ỏ ứ ầ t và phân bi là c n thi t đ có s ph n h i t ồ ố ế ể ầ tuy nhiên Q cũng ph i đ ị t n c a b phát bi n tho mãn W ầ xung. c. Chi u dài xung Đ dài c a xung xác đ nh năng l ủ ộ ng đ thì xung càng dài thì c n nhi u năng l m t c ộ ườ vào trong n ớ đ ượ ớ ệ ố Đ t n d ng l i th c a b chuy n đ i t n s c ng h ợ ể ậ ể xung nên có ít nh t m t n a chu kỳ t ấ gi m đ tin c y c a hai bên rìa xung. ậ ủ ả ộ

Hình 2.8. Chi u dài xung ề

- 20 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ồ

ố

ệ Khoa Tr cắ

Đ Án T t Nghi p Đ aị

ắ ả ỷ ị

2.2. Nguyên t c đo kho ng cách trong đ nh v thu âm 2.2.1. Nguyên t c đo kho ng cách 2 chi u ị ề ắ ả

đ u phát bi n t ả ừ ầ ế ớ ộ ứ i b ng

ượ ử ụ t b l n. c s d ng đ đo kho ng cách trong môi tr ả

ả Sóng âm thanh đ ấ ủ ằ

ề ờ

ng, đ đo kho ng cách, ng ậ ố ệ ườ ể ế ả

ắ đ u phát bi n t ể

ứ

. tV

D 1

1 2

Hình 2.9. Hình v th hi n kho ng cách t ẽ ể ệ đáp và thi ế ị ặ ườ ng ể c. B n ch t c a phép đo kho ng cách b ng sóng âm thanh là đo n ả ướ kho ng th i gian là truy n tín hi u âm thanh và coi v n t c âm là đã ả ệ phép đo t. Thông th bi i ta th c hi n “ ự ườ kho ng cách theo nguyên t c 2 chi u D1 ( kho ng cách ề ” , kho ng cách ả ả ả hai chi u t c xác i đáy bi n ) đ i b ng đáp d ượ ướ ế ớ ộ ứ ề ừ ầ đ nh theo công th c : ị = D (2.12)

- 21 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ệ Khoa Tr cắ

ồ

ố

- D

Đ Án T t Nghi p Đ aị Trong đó V là v n t c âm coi đã bi t ế ậ ố ( t

) t 1 ề

D là kho ng th i gian tín hi u đi và v ( 2 chi u ) ả

ậ ề i b phát bi n ế i b phát bi n ế

ệ ệ ạ ộ ệ ạ ộ ệ

ờ V i tớ 1 là th i gian phát tín hi u t t2 là th i gian nh n tín hi u t td ể ờ ờ ộ ễ ờ ượ ệ ườ ề

ng có ph n x Đ có đ ạ ả ể

ế ạ

là đ tr th i gian gi a tín hi u thu và phát ữ ệ ượ i ta d a trên hi n t ng c tín hi u âm c đi và v , ng ự ả ạ ph n x âm khi âm thanh g p đáy bi n ho c m t đ i t ặ ả ộ ố ượ ặ âm nào đó. Theo nguyên t c đo này, ng i ta đã ch t o ra máy đo sâu ườ ắ h i âm. ồ

ị ị ề ề ượ ạ

ỷ ỷ

ở c t o ra b i ệ t b này phát ra tín hi u âm “ đáp” khi ế ị t b t o ra tín hi u “ ộ ệ ế ị ạ ế ệ ỏ

ệ ậ

Trong đ nh v thu âm, tín hi u lan truy n hai chi u đ thi ế ị ứ c tín hi u âm “h i”. B phát bi n là thi nh n đ ượ ậ h i” và cũng là b ph n thu nh n tín hi u “đáp”. ỏ ế ầ ỷ

ứ ữ ượ

ườ

t b ng đáp thu âm , thi ệ ậ ộ c g n theo t u, tiêu ng đáp thu âm Hình 2.9, b phát bi n (V) đ ượ ắ ế i đáy bi n. Nh v y kho ng cách gi a b phát bi n ộ ả ư ậ c theo công th c (2.12). Trong tr ợ ng h p ứ i v trí V. ự ộ c đ t d (B) đ ặ ướ ể và tiêu thu âm s nh n đ ượ ậ ẽ ỷ c th c hi n t này vi c đo th i gian đ ượ ệ ờ

ồ ư ề ế ố ệ ạ ị ứ

= . 2 1 tVD

ph Ti n hành vi phân hai v công th c 2.12 r i đ a v sai s trung ế ngươ D

(

)

(

)

2 D 1

2 m V

D 1 V

D 1 t

D 1 = v

D 1 = V t

2 (cid:246) (cid:230) ¶ ¶ (cid:246) (cid:230) (cid:246) (cid:230) (cid:247) (cid:231) (cid:247) (cid:231) (cid:247) (cid:231) D 4 (2.13) (cid:247) (cid:231) D ¶ ¶ ł Ł ł Ł ł Ł ¶ ¶ D V i ớ ¶ D ¶

D+

2 mV

t đó ta có: ừ

2 D 1

2 t

2 m V

D (2.14)

suy ra:

]2

[

+ 2 mVmt

2 D 1

2 V

1 4

D D (2.14a)

t 2

1 4

2 m V 2 V

ổ ặ ế ứ ø Ø D œ Œ (2.14b) D Ho c bi n đ i thành công th c sau : 2 m t ß º

2 D 1 2 D 1 2.2.2. Nguyên t c đo kho ng cách 1 chi u

ề ắ ả

- 22 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ố

ồ

ệ Khoa Tr cắ

Đ Án T t Nghi p Đ aị

ể ượ Nguyên t c “ắ

ườ

ng n ườ ẽ

ự ế ề

D2 gi a v trí phát bi n V và thi ộ ờ t b l n R đ ữ ộ ượ ế ữ ị ợ

ng h p này, kho ng cách ị D

D là kho ng th i gian tín hi u âm thanh đi t i V (1 ệ c th c hi n ề ”cũng có th đ đo kho ng cách 1 chi u ự ả c n u nh có th đ ng b th i gian gi a b phát trong môi tr ướ ữ ộ ể ồ ư ế ượ ế ố ớ c k t n i v i ng h p hình v trên thi tín hi u. Trong tr ế ị ặ ệ ợ t u qua dây cáp, do đó v n đ đ ng b th i gian gi a b phát bi n V và ế ộ ờ ề ồ ấ ầ c th c hi n., trong b phát bi n tín hi u (đi u khi n qua dây) R đ ệ ộ ể ệ tr t b l n R ế ị ặ ườ ả xác đ nh theo công th c: ứ = . tVD ả (2.15) R t ớ ừ ệ ờ

(

)

(

)

2 D 1

2 m V

D 1 V

D 1 t

D 1 = v

5 r i đ a v sai s trung ph ng Trong đó chi u). ề Ti n hành vi phân hai v công th c 2.1 ế ứ ế ồ ư ề ố ươ (cid:246) (cid:230) ¶ ¶ (cid:246) (cid:230) (cid:246) (cid:230) (cid:247) (cid:231) (cid:247) (cid:231) (cid:247) (cid:231) D (2.16) (cid:247) (cid:231) D ¶ ¶ ł Ł ł Ł ł Ł ¶ ¶ D V i ớ ¶ D ¶

D 1 = V t ]2 [ D= + 2 2 mVmt m D Ho c bi n đ i thành công th c sau :

2 V ứ

D (2.16a)

t 2

2 m V 2 V

m t

2 m D 2 2 D 2

ế ặ ổ ø Ø D œ Œ (2.16b) D ß º

- 23 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ồ

ố

ệ Khoa Tr cắ

Đ Án T t Nghi p Đ aị

Ch

ươ III ng

NG ĐÁY NG N Ộ Ỷ Ị ƯỜ Ắ

Đ CHÍNH XÁC Đ NH V THU ÂM Đ Ị

ị

ắ ng đáy ng n 3.1. Đ nh v thu âm đ ị ỷ ị ườ ỷ 3.1.1. Đ nh v thu âm đ ị ng đáy ng n ườ ắ

- 24 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ố

ồ

ệ Khoa Tr cắ

Đ Án T t Nghi p Đ aị

Hình 3.1. S đ b trí SBL

ị ỷ ắ ườ

20 – 50m. Các đ ị ắ H th ng đ nh v thu âm đ ề

i đáy t u và xác l p trong h to đ t u. Gi

ị ầ ử ụ ườ ệ ạ ộ ầ ế ị ệ ở ạ ệ ố ng đáy ng n có chi u dài t ườ ừ c b trí d ậ ầ ướ ố ng đáy ng n là các thi ườ ủ ắ ố ị ệ ố

t , cho đ ị ể ả ế ặ ầ

ể ồ ả các vùng có đ sâu t ụ ở vùng n ở ướ

ơ ồ ố ng đáy ng n (SBL) s d ng h th ng ệ ố các đ ng đáy ng n ắ đ ớ ạ i h n ượ ( đ u, cu i) c a các đ t b nghe ho c các đ u ầ ầ ặ phát bi n. H th ng đ nh v SBL có th làm vi c tr ng thái t u đ ng ứ yên ho c t u chuy n đ ng. Đ đ m b o đ hình đ nh v t ộ ị ố ộ ể ươ chính xác cao thì h th ng này nên áp d ng ng ệ ố ộ c sâu cũng có th áp đ ng chi u dài c nh đáy. Tuy nhiên ươ ể ạ ớ d ng h th ng này theo nguyên t c khác, trong đó có thêm tr đo góc t i, ị ắ ụ ngoài các tr đo kho ng cách b ng tín hi u âm. ố ặ ạ ị ằ ệ

ệ i v trí c đ nh đã bi ố ị ượ i đáy bi n chúng ta có th tính ra v trí c a t u v i các thi ớ

ướ

ủ ầ ạ ộ ầ ượ ế ỷ ng đáy ng n. ắ ậ

c l ằ ượ ạ ớ ị

ừ t b thu âm s xác đ nh đ c xác đ nh b ng DGPS thì t ằ ỷ các ượ c ướ ẽ ị

ủ ộ ứ

trên, ph ở ỷ ị ị

ề ệ ố ị ả c đ t t N u b ng đáp, m c tín hi u âm đ t ế ộ ứ ế to đ d ế t ị ể ể ạ ộ ướ c tính b ph tr ( ví d b ch nh h ng, c m bi n l c). To đ t u đ ụ ộ ỉ ế ắ ả ị ụ ợ m c thu âm đ n đ u ng d a trên các tr đo kho ng cách và góc t ầ ố i t ả ớ ừ ố ị ự nghe n m trong h to đ xác l p b i các đ ở ườ ệ ạ ộ i v i v trí t u đã đ Ng ầ ượ ị c b ng thi kho ng cách và h ng đo đ ế ị ượ ằ ả v trí c a b ng đáp trong h to đ t u. ệ ạ ộ ầ ị ng đáy ng pháp đ nh v thu âm đ Theo nh phân tích ườ ươ ư ộ ng n b h n ch trong ph m vi nh nh xác đ nh v trí đ ng c a m t ủ ị ỏ ị ạ ư ế ắ ạ ộ ị

- 25 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ệ Khoa Tr cắ

ồ

ố

Đ Án T t Nghi p Đ aị

ng pháp đ nh v thu âm đ ng đáy ng n đ ươ ỷ ị ị ườ ắ ượ c

ệ ố ụ

i b ng đáp ị ệ ớ ộ ứ ở

ớ ộ

t b d t b kéo theo ị m c tín hi u t ạ ỏ ừ ố ng v i đ sâu c a n ủ ướ ươ i n ế ị ướ ướ c. c ho c thi ặ ế ị

i m t đi m) ví d nh mũi ế ị ộ ố ị t b đ ng (t u c đ nh t ầ ạ ư ụ ể ộ

h th ng c đ nh. Ph ố ị áp d ng cho : - V trí c a t u trong ph m vi nh ( t ủ ầ ng đ trên đáy bi n) t ươ ể - Xác đ nh v trí ho c theo dõi thi ặ ị t u.ầ - V trí các thi ị khoan.

(a)

- 26 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ồ

ố

ệ Khoa Tr cắ

Đ Án T t Nghi p Đ aị

(b) ố ươ ử ụ

ự ượ ệ ố ị ệ

ầ

ế ầ

ớ

ắ ướ

ướ ng pháp s d ng m c tín hi u c đ nh, s khác nhau c a ủ c xác đ nh d a ự ị ườ ng i v trí t u. Trong tr ng h p s d ng ợ ử ụ ườ i các đ u b ng đáp t ầ ừ ộ ứ ộ i đáy t u ph i n m cùng m t ả ằ ầ ng) gi a các đ u thu tín ữ ầ

ầ ng h (Kho ng cách, h ả t tr ế ướ

ng đáy ng n: ườ ị

ị ộ

ượ t b d ắ c g n ắ ế ị ướ i ố ị ủ ầ ị

ẳ ươ ị đáy t u ph i bi ườ ố ị t b di đ ng d ế ị ể

ố ị ộ ứ

ộ ứ ượ ế i đi m đã có to đ trong h to đ quy ệ ạ ộ ạ ộ ướ

ủ ầ ể ị

t b c m bi n và các giá tr đo theo nguyên lý thu c g n c ố ắ c c a ướ ủ ớ c v trí c a t u trong quá trình di chuy n v i ỷ ị ể ượ ế ị ả ế

ệ ạ ộ ủ ầ ư

Trong ph đ u nghe đ n m c tín hi u âm đ kho ng cách đo t ố ừ ầ ế ả trên c s đo hi u th i gian tín hi u đ n các đ u nghe. Trong tr ệ ờ ệ ơ ở t đ sâu t h p này c n ph i bi ạ ị ế ộ ả ầ ợ t b b ng đáp , s đo đ thi c kho ng cách t ế ị ộ ứ ả ượ ẽ nghe. Các đ u nghe tín hi u âm g n d ệ ầ m t ph ng. V trí t ặ ỗ c. hi u ả ệ ở ng h p s d ng h th ng đ nh v thu âm đ Có ba tr ỷ ệ ố ợ ử ụ - T u c đ nh và b phát tín hi u di đ ng ( N u b ng đáp đ ệ ộ ứ ế ộ ầ i n trên thi c và t u c đ nh, v trí c a thi ộ ướ ướ n c có th xác đ nh liên t c) ụ ị ướ - T u di chuy n và b ng đáp c đ nh( n u b ng đáp đ ể ầ i đáy bi n t đ nh d ể ạ ị khu đo thì s xác đ nh đ ị ẽ s h tr c a các thi ự ỗ ợ ủ âm). - C t u và b ng đáp cùng di chuy n nh ng h to đ c a t u c n ầ ph i đ ể c xác đ nh b ng đ nh v DGPS. ả ầ ả ượ ộ ứ ị ằ ị ị

- 27 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ồ

ố

ệ Khoa Tr cắ

Đ Án T t Nghi p Đ aị

ng đáy ng n s d ng m c tín hi u c 3.1.2. Đ nh v thu âm đ ị ỷ ị ườ ắ ử ụ ố ệ ố

đ nh ị

ng h p này đ ợ ụ ự

Tr ườ ộ ượ ơ ấ

ng h p này chúng ta s d ng ph ẽ ớ ợ c áp d ng khi đo t ề ử ụ ạ ớ ạ ươ

ộ ườ ộ

ể ệ ọ ắ ườ ả ả ượ ệ

i khu v c có đ sâu l n, khi ộ ớ ị đó đ sâu H s l n h n r t nhi u so v i c nh đáy c a t u. Đ đ nh v ể ị ủ ầ i k t h p trong tr ớ ế ợ ng pháp đo góc t ợ ng h p đo kho ng cách ho c đ sâu. Trên hình 3.2 th hi n m t tr ặ c g n d c theo hai tr c x, y đ n gi n g m ba ng nghe tín hi u âm đ ụ ố ơ vuông góc v i nhau. ồ ớ

ố ệ ữ

Tr c x th ng h ng v i mũi t u, tr c y vuông góc theo h ẳ ụ ụ ướ ọ ớ ệ ướ

ớ ụ ầ ẳ ố

ầ ủ ủ ậ

ng xu ng d ố ướ ệ ủ

ệ ụ ụ

i m c tín hi u c a các ng nghe tín hi u âm ký hi u là dT ả ữ ố ệ

ụ t tr ế ướ ạ ộ ượ ế ướ ư ể ẩ

ệ ụ ố

Hình 3.2. Quan h hình h c gi a m c tín hi u và ng nghe tín hi u âm ệ ố ng m n ạ t u. Tr c z vuông góc v i m t ph ng đáy t u c a các ng nghe tín hi u ệ ặ ầ ệ i.S khác nhau c a th i gian nh n tín hi u âm và theo h ờ ướ ự 1 và dT2 t ố ệ ố ạ 1 ( theo tr c x) gi a b thu cùng đ c đo trên hai tr c . Kho ng cách D ữ ộ ượ 1 và H2 và H1 và H3 , D2 ( theo tr c y ) gi a ng nghe tín hi u âm thu H c bi đ sâu “z” đã đ ộ i đáy bi n trong t là to đ x,y c a đi m tín hi u d Các n ch a bi ể ủ h to đ c a các ng nghe tín hi u âm. Theo tr c x, hi u kho ng cách ả ệ ệ ệ ạ ộ ủ c tính là: đ ượ

- 28 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ệ Khoa Tr cắ

ố

ồ

Đ Án T t Nghi p Đ aị

1 và H3 nh n đ

dRx = R3 – R1 = v.dT = v(T3 -T1)

c tín ệ ờ ượ (3.1) ậ

T1 , T3 là các th i đi m ng nghe tín hi u âm H ể ố hi u.ệ

ớ ậ ố c t ướ ạ ườ

ng n ệ ệ i khu đo. Góc l ch q nh trong ư ụ

arcsin

đ V i v n t c âm thanh trong môi tr ệ ượ c a ng nghe tín hi u âm so v i m c tín hi u theo tr c x là ớ ủ ố hình 3.1 Góc ư (cid:246) (cid:230) (cid:247) (cid:231) (cid:247) (cid:231) (3.2) ł Ł ố c tính nh sau: dTv . D 1

ẩ ố t nh sau: ư ế ộ n s tính t ừ x (3.3)

nh th , d c theo tr c y hi u kho ng cách là T góc nghiêng và đ sâu “ z ” đã bi tan.= z ự ư ế ọ ụ ả ươ

ng t ệ dRy = R2 – R1 = v.dT = v(T2 – T1 ) ệ ủ ố ệ ớ ố (3.4) ụ

arcsin

dTv . 2 D

Góc l ch c a ng nghe tín hi u âm so v i m c tín hi u theo tr c y là ệ và chúng ta có th tính nh sau: ư ể (cid:246) (cid:230) (cid:247) (cid:231) (cid:247) (cid:231) (3.5) ł Ł

Và n y đ ẩ ượ c tính: tan.= z y (3.6)

- 29 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ồ

ố

ệ Khoa Tr cắ

Đ Án T t Nghi p Đ aị

ị ỷ ắ ử ụ

3.1.3. Đ nh v thu âm đ ị Thông qua các thi ườ ị ế ị ộ ứ ượ i ta s tính đ ẽ

ề

t b b ng đáp c th i gian ờ ệ ạ ộ ệ ụ ủ ố ệ ố ị

ng đáy ng n s d ng thi t b thu âm ng ườ ỷ ế b ng đáp đ n các ng nghe tín hi u âm. H to đ truy n tín hi u t ệ ố ế ệ ừ ộ ứ tr c c a ng nghe tín hi u âm s đ c xác đ nh thông qua m i quan h ẽ ượ hình h c c a ng nghe theo hình sau : ọ ủ ố

ữ ệ ố ồ ố

Hình 3.3. M i quan h hình h c gi a ngu n âm và các ng nghe tín ọ hi u âmệ

ườ ố ứ

Hãy xét xem tr ự ộ ố ộ ề ặ

ạ

ng h p m ng đ i x ng c a b n ng nghe tín hi u ệ ả ủ ố ố ẳ c g n vào đáy t u, trên m t b m t ph ng ầ ượ ắ 3.3. ữ ậ ớ ạ 1, R2 , R3, R4. Các c kho ng cách R ợ âm ( m t ng d phòng) đ n m ngang. T o thành hình ch nh t v i c nh là 2a và 2b theo hình ằ Thông qua tín hi u âm s đo đ ượ ẽ ệ ả

- 30 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ố

ồ

ệ Khoa Tr cắ

ệ ớ ớ

ố 1, R2 , R3, ệ ữ ế ị

Đ Án T t Nghi p Đ aị kho ng cách đo liên h v i 3 n s c n xác đ nh là x,y,z v i hai tham s ẩ ố ầ ả đã bi t là a,b. M i quan h gi a các tham s a,b , các tr đo R R4 và ba n s đ

ố ẩ ố ượ

+ by

R 1

(

)

(

)

ị ố c th hi n trong công th c. ứ ) ( ể ệ ( ) + -

(

)

(

)

+ ax

+ by

R 3

(

)

(

)

- - (3.7)

+ ax

ng trình phi tuy n tính đ i v i các n s x,y,z. Đ ế ươ

ố ớ ươ

ươ 3.7 v d ng tuy n tính. Nh v y, c n ph i bi

ng pháp s bình ph ố ề ạ ố ứ ủ

ẩ ẽ ượ ị

R 4 Đây là các ph ể ẩ ố i bài toán này theo ph gi ng nh nh t c n ph i ả ả ấ ầ ỏ ng trình tri n khai ph ế t ả ư ậ ế ươ ể ầ ộ ứ giá tr g n đúng c a các n s t c là bi t v trí g n đúng c a b ng ầ ế ị ủ ị ầ đáp. Tuy nhiên ẩ ố ng pháp xác đ nh các n s c trình bày ph đây s đ ươ ở x, y, z nh sau : T 3ừ .7 ta bi n đ i v 3.8 ế )

)

(

+ (

+ by )

ax )

2 2

+ by

ổ ề ( = 2 ( - - (3.8)

+ ax + ax

z c các ph

by ( ) ) ) ( ) by ổ ẽ ượ 4 ax

ng trình sau: ươ -

ax ( ( ế 2 R 1 R

R T ừ 3.8 sau khi ta bi n đ i s đ 2 R 3 R

2 2

2 4

4 by

2 2

- (3.9) -

2 R 1 2 R 3

2 R 4 by 4 Giá tr to đ x,y c a b ng đáp đ ủ ộ ứ 2 2 R R R 3 1

2 2

2 4

c tính : ị ạ ộ ượ - -

a 8 +

2 R 1

2 2

2 R 3

2 4

(3.10) - -

8 b ạ ộ )

Sau khi tính đ ượ ạ ộ ượ

(

)

(

+ by

(

2 2

2 R 1

1 4

c to đ x,y thì to đ z đ ( c tính nh sau : ) ư ) - - - - - - -

(

)

(

)

(

)

(

+ ax

+ by

+ ax

) )

2 4

2 R 3

(3.11) - - - - -

- 31 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ố

ồ

ệ Khoa Tr cắ

Đ Án T t Nghi p Đ aị

ế

3.2. Các h to đ và các h quy chi u ệ ạ ộ ệ 3.2.1. H quy chi u WGS- 84 ế

T nh ng năm 1950, khi b t đ u s d ng v tinh nhân t o , ng ạ ệ ườ

ị

ị ố ầ ệ ắ ệ ắ ượ

ế

ằ ượ ộ

ệ ầ

ư ứ ượ ắ ị c thi ế ậ ấ

t l p năm 1984, đ ệ ố ầ ầ ị ị

ị ế ướ ấ

ộ ệ ầ ấ ượ ầ

ọ

ệ i ta ắ ầ ử ụ ừ ữ ầ WGS ( World Geodetic System) . Hệ đã đ a ra h tr c đ a toàn c u ư c coi là h tr c đ a toàn c u đ u tiên, do b qu c phòng WGS- 60 đ ầ ộ ệ M (ỹ DoD : The Department of Defense ) thi t l p. Ti p đó là các h ế ậ ả ệ c đ a ra nh m nâng cao đ chính xác c h WGS-66 và WGS-72 đ th ng tr c đ a toàn c u đáp ng các yêu c u c a DoD. H WGS – 84 ủ ầ ố ượ ử c s c nâng c p m t s l n và đang đ đ ộ ố ầ ượ d ng cho h th ng đ nh v toàn c u GPS . H tr c đ a toàn c u WGS – ệ ắ ụ c phù h p v i trái đ t trên ph m 84 là m t h quy chi u trái đ t quy ạ ợ ớ ớ vi toàn c u. H WGS – 84 đ c xác đ nh v i g c to đ khá g n v i ạ ộ ớ ố ị ệ tr ng tâm trái đ t tho mãn các tiêu chí do IERF ( International ả ấ Terrestial Reference Frame ) đ ra.

ế ệ ớ

ề c đ m b o khung quy chi u WGS – 84 , v i các ả ả tr m trong đo n đi u khi n c a h th ng GPS và m t s tr m quan sát ể ủ ệ ố ạ c a c quan b n đ và nh qu c gia M và nhi u tr m thu khác. ỹ ủ ơ H WGS – 84 đ ượ ề ồ ộ ố ạ ạ ạ ả ố

ề c s d ng trong WGS – 84 có các tr c to đ H to đ Đ Các đ ả ượ ử ụ ệ ạ ộ ề ạ ộ ụ

c năm i th i đi m quy ể ướ ị ắ ề ự ạ ờ

ớ

ố ươ ớ ng ng v i ứ ế ị

ặ c 1984 v i sai s c 0.005”

sau: Tr c OZ h ướ ụ 1984 v i sai s c 0.005” Tr c OX đ ượ th i đi m quy ớ ể Tr c OY t o b i OX và OZ thành m t tam di n thu n. ệ

ậ i ta s d ng Elipxoid tham chi u có các ạ ệ ế

ng v phía c c B c xác đ nh t ố ỡ c xác đ nh trên m t ph ng kinh tuy n g c t ẳ ụ ố ỡ ướ ờ ộ ụ ở Trong h WGS – 84 ng ử ụ ư ướ

8m3/s2

ộ ẹ

ườ ợ

+ H ng s tr ng tr + T c đ quay c a trái đ t : ủ

ườ tham s kích th c và hình d ng nh sau : ạ ố Bán tr c l n a = 6378137.0 m ụ ớ Đ d t f = 1/298.257223563 Các tham s v t lý ố ậ ằ ố ọ ố ộ ệ ng t ng h p GM = 3986004.418x10 ổ ấ w = 7292115x10-11 rad/s ủ ị

đi m nào trên trái đ t ho c ngoài trái đ t nh 3 thành ph n to đ Trong h WGS – 84 chúng có th bi u di n v trí c a b t kỳ m t ộ ạ ộ ể ể ấ ễ ờ ấ ầ ể ấ ặ

- 32 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ồ

ố

ệ Khoa Tr cắ

Đ Án T t Nghi p Đ aị

ặ ấ ể

ễ ị ờ ể ể ị ạ ộ

ấ

GPS , 1997 ( tu n l ầ ễ ệ ố ờ

1150 ). vuông góc không gian đ a tâm là X, Y, Z v i các đi m trên m t đ t có ớ th bi u di n chúng nh to đ tr c đ a v i các giá tr to đ B, L, H. ạ ộ ắ ị ớ ầ c nâng c p vào các năm 1994 ( tu n Khung quy chi u WGS – 84 đã đ ượ ế 873) và năm 2002 730) . Trong h th ng gi l ễ ( tu n l ầ ễ

ố 3.2.2. H quy chi u qu c gia VN2000 ế

ố ệ ệ

Tr ệ ạ ộ ượ

ố ệ ạ ộ

ế ư ậ ố

ệ ộ ấ ỗ ệ ạ ộ ấ ế

ộ

ệ ộ ấ

ọ ắ ệ ế

ụ ấ

ồ ề ả

t Nam ( g i t ệ ạ ộ ả ố ồ ượ ệ ố ồ ị ề ế ầ ạ

ệ t Nam là h HN – 72 . Đây c năm 2000 h to đ qu c gia Vi ướ ệ ạ ộ c xác l p trên Elipxoid Kraxoski 1940, phép chi u là h to đ đ ế ậ ử ụ Gauss – Kruger và h đ cao Hòn D u . Sau năm 2000 chúng ta s d ng ấ ệ ộ h to đ qu c gia m i có tên VN – 2000. Đây là h to đ xác l p trên ậ ệ ạ ộ ớ Universal Transverse Mercator ) Elipxoid WGS – 84 , phép chi u UTM ( và h đ cao Hòn D u. Nh v y đ i v i m i h to đ qu c gia chúng ố ớ ấ ộ c b n đó là : Elipxoid trái đ t , phép chi u và đ ta th y có 3 y u t ế ố ơ ả cao. Trong c hai h to đ qu c gia HN – 72 và VN– 2000 đ cao ệ ạ ộ ả ố đ c l y theo h đ cao Hòn D u. ượ ấ H quy chi u và h to đ qu c gia Vi t là h VN – ệ ệ ố ệ ạ ộ c áp d ng th ng nh t đ xây d ng h to đ các c p h ng , 2000) đ ấ ể ố ạ ự ệ ố các h th ng b n đ đ a hình c b n , h th ng b n đ n n , h th ng ệ ố ơ ả ồ ị ồ b n đ đ a chính , h th ng b n đ hành chính qu c gia và các b n đ ả ả ồ ệ ố ả chuyên đ khác. Trong ho t đ ng đo đ c và b n đ khi c n thi ể t có th ạ ộ áp d ng các h quy chi u khác phù h p v i m c đích riêng. ệ ế ớ ợ

ố

ả ụ ụ H VN – 2000 có các tham s chính sau đây : ệ ố ế ầ ớ

1. Elipxoid quy chi u qu c gia là Elipxoid WGS – 84 toàn c u v i các tham s sau : ố

ụ ớ

w = 7292115.0x10-11 rad/s

a = 6378137.0 m f = 1/298.257223563

ụ

8m3 /s2

a. b. c. d. ng trái đ t : G = 3986004x10 Bán tr c l n : Đ d t : ộ ẹ T c đ quay quanh tr c : ố ộ H ng s tr ng tr ằ ố ọ ấ

ố

ị c xác đ nh v trí ( đ nh v ) phù h p v i lãnh th Vi ị ệ ớ ườ ế ị

ị ạ ị ể t Nam trên c s ố ề ổ ẩ ỷ

ặ ạ ạ ộ ệ ể ố

t Nam : Đi m N00 đ t t ể ụ i Vi n ệ ố ng Hoàng Qu c ườ ứ ổ ị ị

2. V trí Elipxoid quy chi u qu c gia : Elipxoid WGS – 84 toàn c u ầ ơ ở đ ợ ượ s d ng đi m GPS c nh dài có đ cao thu chu n phân b đ u trên ộ ử ụ lãnh th . ổ 3. Đi m g c to đ qu c gia Vi ố Nghiên c u Đ a Chính thu c T ng c c đ a chính, đ ộ Vi t ệ

- 33 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ệ Khoa Tr cắ

ố

ồ

Đ Án T t Nghi p Đ aị ủ ướ

ủ

ệ ngày ị ượ ồ c Th t ố ệ ạ ộ ắ ạ ộ ng Chính ph ký quy t đ nh là h ế ị t Nam và có hi u l c t ệ ự ừ

ử ụ

ụ ớ ự ụ World Geodetic System 1984 ) làm ộ

ử ụ

ế ộ ế ị

ườ ệ ố ề ệ ử ụ ẳ ng đã ra quy t đ nh s ố

ố ố ế

ể ừ

ố ị ạ ộ ể

ụ

chi u dài : ệ ố ỷ ệ ề

ị

H to đ VN – 2000 đ to đ Tr c đ a – B n đ qu c gia Vi ệ ả 12/8/2000. H to đ này có các đ c đi m: ể ặ ệ ạ ộ - S d ng Elipxoid WGS – 84 ( Elipxoid th c d ng, Elipxoid này có bán tr c l n là a = 6378137 m , đ d t 1/298.2572 ẹ - S d ng phép chi u và h to đ vuông góc ph ng UTM ệ ạ ộ ố Ngày 27/02/2007 B Tài Nguyên và Môi Tr ể 05/2007/QĐ – BTNMT v vi c s d ng h th ng tham s tính chuy n WGS – 84 và h to đ tr c đ a qu c gia VN – gi a h to đ qu c t ệ ạ ộ ắ ị ữ ệ ạ ộ 2000 và s d ng tham s tính chuy n t ư WGS – 84 sang VN – 2000 nh ố ử ụ sau : 1. Tham s d ch chuy n g c to đ : ố -191.90441429 m , -39.30318279 m , -111.45032835 m 2. Góc xoay tr c to đ (góc Euler): ạ ộ - 0.00928836” ; 0.01975479” ; -0.00427372’’ 3. H s t l dm = 0.25296278x10-6 3.2.3. H to đ vuông góc không gian đ a tâm ệ ạ ộ Nh chúng ta đã bi ệ ề

ể

ượ ử ụ ế ị

ủ ư ớ ị

ủ ệ ỏ ủ ấ ớ

ắ ặ ị

ụ ế ủ ạ ế ớ ụ ụ ặ

t h to đ vuông góc không gian ( H Đ Các) ư ế ệ ạ ộ ng đ th c s d ng đ bi u th v trí đi m trong không gian (3D). ị ể ể ườ ị Đ i v i h quy chi u trái đ t, h to đ vuông góc không gian đ a tâm ệ ạ ộ ấ ố ớ ệ c quy đ nh nh sau: Tâm c a h trùng v i tâm c a Elipxoid trái đ t, đ ấ ượ ụ tr c OZ trùng v i bán tr c nh b ( tr c quay) c a Elipxoid trái đ t, tr c ụ ụ OX trùng v i giao tuy n c a m t ph ng kinh tuy n tr c đ a Greenwich ẳ v i m t ph ng xích đ o , tr c OY vuông góc v i tr c OX và tr c OZ ụ ớ t o thành m t tam di n thu n. ạ ớ ẳ ộ ệ ậ

- 34 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ồ

ố

ệ Khoa Tr cắ

Đ Án T t Nghi p Đ aị

ị

ệ ạ ộ c xác đ nh trong h to đ vuông góc không gian ị ệ ạ ộ ị

Trên Elipxoid th c d ng (hình 3.5) , v trí đi m đ Hình 3.4. H to đ vuông góc không gian đ a tâm V trí đi m P đ ượ ể đ a tâm b i 3 giá tr to đ X, Y, Z (hình 3.4) ở ị ạ ộ ị 3.2.4. H to đ tr c đ a ệ ạ ộ ắ ị ự ụ c bi u th qua các ị ượ ể ể ị

thành ph n to đ sau: ạ ộ ầ

- Đ vĩ tr c đ a B ắ ị ộ

- Đ kinh tr c đ a L ắ ị ộ

- Đ cao tr c đ a H( còn g i đ cao so v i Elipxoid) ọ ộ ắ ị ộ ớ

V i các đ nh nghĩa sau : ớ ị

ẳ - Đ vĩ tr c đ a B là góc h p b i pháp tuy n qua đi m xét và m t ph ng ắ ị ế ể ặ ộ ở ợ

xích đ o ạ

ố - Đ kinh tr c đ a L là góc nh di n gi a m t ph ng kinh tuy n g c ị ệ ữ ế ắ ẳ ặ ộ ị

(Greenwich) và m t ph ng kinh tuy n đi qua đi m xét. ể ế ặ ẳ

- 35 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ệ Khoa Tr cắ

ồ

ố

- Đ cao tr c đ a H là kho ng cách tính theo ph ng pháp tuy n t

Đ Án T t Nghi p Đ aị ị

ắ ả ộ ươ ế ừ

đi m xét đ n m t Elipxoid. ế ể ặ

Hình 3.5. H to đ tr c đ a ệ ạ ộ ắ ị

Đ bi u th v trí chính xác đ n 1mm thì giá tr to đ B, L ph i tính ị ạ ộ ể ể ế ả ị ị

i 5 ch s l có nghĩa sau đ n v giây. đ n 0.00003’’, t c là ph i có t ế ứ ả ớ ữ ố ẻ ơ ị

N u có tr c t a đ tr c đ a B,L,H thì ta tính đ c t a đ X,Y,Z theo ế ướ ọ ộ ắ ị ượ ọ ộ

(

)

cos

+ HN + HN

(

)

cos

sin

công th c sau : ứ

+ HN

sin

b a

(3.12) (cid:246) (cid:230) (cid:247) (cid:231) (cid:247) (cid:231) ł Ł

Trong đó N là bán kính vòng th ng đ ng th nh t t i đi m xét đ ấ ạ ứ ứ ẳ ể ượ c

tính theo công th c: ứ

- 36 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ồ

ố

ệ Khoa Tr cắ

Đ Án T t Nghi p Đ aị

cos

+ bB

sin

(3.13)

Trong tr ng h p đã có t a đ vuông góc không gian đ a tâm c n tính ườ ầ ợ ọ ộ ị

t a đ tr c đ a B,L,H chúng ta áp d ng công th c sau : ọ ộ ắ ị ụ ứ

ộ ắ Đ chuy n đ i t a đ vuông góc không gian X,Y,Z sang t a đ tr c ổ ọ ể ể ộ ọ

tgB

(

)

đ a B,L,H ta s d ng công th c sau : ị ử ụ ứ

- n u D>Z (3.14) ế

] 2

)

aeD

[ 1

( -+ 1

2 Btg (

)

Ho c ặ

2/1

aeD

cot

)

(

gB (

cot

- - - - - n u D

+ 2 Y

Trong đó k là s l n tính l p : ố ầ ặ

0 nên D>Z do đó ta s s d ng công

V trí n ị ướ c ta có vĩ đ nh h n 23 ộ ỏ ơ ẽ ử ụ

th c (1.13) ứ

ị ầ Khi tính l p đ vĩ B theo công th c (1.13) và (1.14) ta l y giá tr g n ứ ặ ấ ộ

đúng đ u tiên theo công th c : ứ ầ

)

cot

gB 0

- (3.16)

tgL =

Đ kinh đ c tính theo công th c : ộ ượ ứ

Y X

(3.17)

Đ cao tr c đ a H đ c tính theo công th c: ắ ị ộ ượ ứ

= DH

sec

ZNB

cos

ecB

2 ) Ne

- - -

(3.18)

sin

- 37 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ồ

ố

ệ Khoa Tr cắ

Đ Án T t Nghi p Đ aị

3.2.5. H to đ vuông góc không gian đ a di n chân tr i ờ

L y m t đi m trên m t đ t T ệ ạ ộ ể ấ ế ạ i

ộ ụ ệ ặ ấ 0 làm g c to đ . L y pháp tuy n t ạ ộ ấ ẳ

ế i T ạ ặ ng v c c B c. Tr c y vuông góc v i tr c x và tr c z và h ướ ụ ằ ắ ẳ ề ự ế ụ ị ố ặ ớ ớ ụ

ư ậ ườ ụ

ệ ạ ộ ạ ộ ầ

T0 làm tr c z, tr c x là giao tuy n c a m t ph ng kinh tuy n đi qua T ế ủ 0 0, tr c xụ và m t ph ng n m ngang vuông góc v i pháp tuy n t ề ng v h ướ ụ i ta còn ký hi u các phía đông . Chính vì có các tr c nh v y nên ng ệ ị tr c và các thành ph n to đ trong h to đ vuông góc không gian đ a di n là N(North), E( East), U(Up) thay cho x,y,z. ụ ệ

Hình 3.6. H to đ vuông góc không gian đ a di n chân tr i ệ ạ ộ ệ ờ ị

ị ệ

ộ

ẳ ờ i T ạ ể ủ

ượ ng). ụ ộ

i ta xác đ nh v trí các thi t b b ng th ế ị ằ ướ c ườ ị ị

Trong h to đ vuông góc không gian đ a di n chân tr i , to đ ệ ạ ộ x,y(N,E) đ ể ệ ượ ph ng chân tr i. x,y đ tính c c b ( đ a ph ươ 3.2.6. H to đ t u. ệ ạ ộ ầ ho c b ng máy đo kho ng cách.

ệ ạ ộ ị ệ

c góc xoay thì vi c tính chuy n gi a h góc xoay q . Khi đã xác đ nh đ ạ ộ 0 là m tặ c th hi n trên m t m t ph ng n m ngang t ặ ằ ẳ c coi là to đ m t b ng c a đi m và mang ờ ạ ộ ặ ằ ị ệ ạ ộ ầ Trong h to đ t u ng ặ ằ M i liên h gi a h to đ t u và h to đ đ a di n th hi n qua ố ữ ệ ả ệ ữ ệ ạ ộ ầ ị ể ệ ể ượ ệ

- 38 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ệ Khoa Tr cắ

ồ

ố

c th c hi n theo công

Đ Án T t Nghi p Đ aị ệ ạ ộ ầ

ệ ượ ự ệ

cos q

sin q

sin

cos

to đ đ a di n x,y,z và h to đ t u x’y’z’ đ ạ ộ ị th c sau : ứ - (cid:246) (cid:230) (cid:246) (cid:230) ø Ø (cid:247) (cid:231) (cid:247) (cid:231) œ Œ (cid:247) (cid:231) (cid:247) (cid:231) œ Œ (cid:247) (cid:231) (cid:247) (cid:231) œ Œ - ł Ł ł Ł ß º

Ngu n âm ồ

ế ợ ị ỷ ị ị

ị

Hình 3.7. H to đ t u ệ ạ ộ ầ 3.3. K t h p đ nh v DGPS và đ nh v thu âm 3.3.1. Các công ngh đ nh v DGPS chính xác cao 3.3.1.1. DGPS( Đ nh v GPS vi phân) ị a. Nguyên lý chung c a đ nh v DGPS ị

ị ệ ị ị ủ ị ề ặ ế

t to đ ậ ỹ i đi m đã bi ể ụ ể t ặ ở ạ ế ộ

ế

ể ẽ ượ ố ệ ạ ị

ấ

ể c s u d ng đ tính s hi u ch nh GPS d N u có 2 ho c nhi u máy thu GPS có th áp d ng k thu t đo DGPS ạ ộ (Differential GPS) . Trong đó m t máy thu đ t ể g i là đi m tham chi u (Reference station) còn máy thu khác di chuy n ọ c xác đ nh to đ v i đi u ki n t i c hai tr m s v tinh và s đ ệ ạ ả ề ạ ộ ớ t c a đi m đ t máy thu chung quan sát ít nh t là 4 v tinh. V trí đã bi ế ủ ệ ặ ệ i d ng hi u c đ nh s đ ướ ạ ỉ ể ụ ố ị ị ố ệ ẽ ượ ử

- 39 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ố

ồ

ệ Khoa Tr cắ

Đ Án T t Nghi p Đ aị

ng pháp v trí – ươ

ắ ọ ỉ ệ

ị ượ Mesurement Method ). Các s hi u ch nh này s đ

c quan tr c ( g i là ph ố ệ ỉ ế ằ ề

ế c đ chính xác cao h n so v i tr Position Method) ho cặ ươ ng ẽ ượ c Radio Link) đ n máy đ ng và l p t c tính ậ ứ ng h p đ nh ợ ộ ớ ườ ơ ị ạ ượ ể

ạ ị

Local Area Diffirential GPS) Wide Area Diffirential GPS) ẹ ộ

ch nh v trí đi m ( g i là ph ị ể ọ hi u ch nh cách kho ng cách code đã đ ỉ ả pháp tr đo – ị truy n b ng sóng vô tuy n ( toán v trí đi m đ t đ ị ộ v tuy t đ i. ệ ố ị b. Phân lo i đ nh v vi phân ị Đ nh v vi phân di n h p : LADGPS ( ị ệ Đ nh v vi phân diên r ng WADGPS ( ị c. ng d ng

ể ụ ỹ ả ị

ị ớ ộ ị ộ

ị ố ế

ả ạ ộ ế ạ ộ ố

c xác đ nh v i đ chính xác không ng t ệ ố ễ ộ ố ỹ ư i m t đi m g c bi ể ượ ể ớ ộ ờ ớ ị

ố ị ả ộ ố ễ ồ

ng c a chúng. ị ị Ứ Khi M phát tri n h th ng GPS có kh năng đ nh v v i đ chính ớ xác cao đã tung ra nhi u SA làm gi m đ chính xác đ nh v ra xa t i ả hàng trăm mét. M t s k s Nh t B n và Trung Qu c đã ti n hành ậ ể đ ng máy t t to đ và dùng m t máy di chuy n . ộ ứ i . Đ nh To đ các đi m đ ị ạ ộ ể ự v vi phân đã làm cho nhi u SA và m t s ngu n sai s b gi m thi u s ị nh h ả ưở ủ

- 40 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ồ

ố

ệ Khoa Tr cắ

Đ Án T t Nghi p Đ aị

ị ầ ể

ệ ệ ệ ứ ị ị

ệ ầ ở

c phát t Đ c bi ặ ể ạ ẽ ượ ế ớ

ớ ộ ượ ừ ị

Hình 3.8. Công ngh DGPS xác đ nh v trí t u bi n ị ầ t công ngh DGPS ng d ng trong vi c xác đ nh v trí t u ệ ụ c thu b i các máy thu GPS trên t u và các i các máy thu c xác đ nh v i đ chính xác cao. Hi n nay , ệ c xác đ nh ộ ượ ể ị ị

i 0.1 t ể ớ ớ

bi n. Các tín hi u GPS đ ượ tr m tham chi u. S li u c i chính DGPS s đ ố ệ ả GPS. T đó các v trí đ v i các công ngh DGPS đ chính xác cao thì v trí đi m đ ớ có th t 3.3.1.2. Công ngh C-Nav ị ệ i 0.3m. ệ

Hình 3.9.C-nav 2050

[SBAS]) và m tộ b gi

ộ ả ả ậ d ch v ị ể ế ử

C-Nav2050 là m tộ máy thu v iớ 26 kênh theo dõi (12 kênh GPS L1, 12 i đi u ề ệ ế có nhanh như 50Hz và d li u v n t c đ nh v th i gian ữ C-Nav. Các c m bi n ị ụ s a ch a ữ ệ ậ ố ị ờ

kênh cho GPS L2 và hai kênh cho v tinh chế L-Band đ ti p nh n thể cho ra d thôữ (PVT) nhanh như 25Hz thông qua hai c ngổ n i ti p ố ế 115kbps.

t b C-nav k t h p v i d ch v hi u ch nh Starfire ụ ệ ế ợ ớ ị ỉ ủ Ứ ế ị

ể

quan tr cắ ấ , kh o sát ả và tr c đ c ắ ạ

ng d ng c a thi ụ bao g m : ồ - V trí tàu di chuy n ị ị m uẫ - Đ nh v ị - Lam vi c trên thuy nề quan tr cắ ệ - N o vét và kh o sát ả ạ , đ a ch t - Đ a v t lý ị ị ậ - Kh o sát thu văn ả ỷ - Kh o sát h i d ả ươ ả ng h c ọ

- 41 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ệ Khoa Tr cắ

ố

ồ

ế ườ ng ả ả ườ

t b đi u khi n t ả xa h tr ể ừ

ỗ ợ đ nh v ị ặ b o trì ả ắ

ệ

S hi u ch nh toàn c u h th ng đ nh v ị vi phân toàn c u GcDGPS ầ ị ệ ố

và n đ nh ổ ị là c aủ ộ ể nâng cao đ chính xác

c phát tri n b i ể

ở Phòng thí nghi mệ Jet Propulsion c aủ decimeter trong không gian bên ề ộ

, m tộ khái ni mệ hoàn toàn m iớ c aủ DGPS đã

ghi l iỗ v trí ị

v trí trong t c các cho t ươ ự ị iạ trong ị m tộ khu v c đ a ự

i ỹ ạ và đ ng h ồ ồ và ch nh l ỉ ạ nh ngữ

i dùng. ử đ ườ ỉ

ẽ ị ả ầ ỉ s b gi m khi b n ị xa ị

v trí ị ạ ộ

ủ đ ướ toàn c uầ c a các ị ớ ị trên kh pắ th gi ế ớ . M iỗ v trí ạ ở tr mạ tham chi uế Hi u ch nh toàn c u h th ng đ nh v vi phân toàn c u ầ ệ ố i tham kh oả chi nế ắ ầ v i m t m ng l cượ trang bị máy thu hai t nầ i

ng cao.

tham kh oả theo dõi toàn bộ chòm sao v tinh GPS

ế trung tâm x lýử đ c l p vào xem ệ ệ ố ộ ậ c a ủ h th ng

sau đó tính toán qu đ o ậ ệ ỉ

kh e m nh th cự ượ d li u thô c ữ ệ ồ cho m iỗ v tinh ệ ự ệ ỉ

ỹ ạ và hi u ch nh ạ trong chòm sao. S hi u ch nh đó ỏ INMARSAT truy nề d nẫ trong tin nh nắ hi uệ trên th gi i. ế ớ

Đ Án T t Nghi p Đ aị - Kh o sát xây d ng ự ẫ xây d ngự , b o trì - Đ ng ng d n , và kh o sát tuy n đ ố - Thi ị ế ị ề ế cáp ng mầ , l p đ t, - Kh o sát tuy n ả 3.3.1.3. Công ngh GcDGPS ầ ự ệ ỉ c s d ng đ ậ đ m tộ k thu t ượ ử ụ ỹ ị toàn c uầ (GPS). ệ ố đ nh v h th ng ị • K thu t ậ này đ ượ ỹ NASA do yêu c uầ v đ chính xác ngoài. ệ đi u này • Để th c hi n ề ự c phát tri n. đ ể ượ ố d aự trên khái ni mệ r ngằ l DGPS truy n th ng ề m tộ đ a đi m ng t ể t ị ấ ả ngươ . ph • M tộ kênh tham kh oả tính toán qu đ o ch nh s a cượ phát cho ng •. Đ chính xác ộ ệ • B t đ u cượ đ nh v l ị ch t l ấ ượ • M iỗ v trí ị ữ ệ GPS li uệ đ n hai và g iử d li u (NPH) th i gian ờ • NPHs nh n đ đ ng h ồ cượ phát sóng trên v tinh đ ệ ch nhỉ giá trị b t c n i nào ấ ứ ơ 3.3.1.4. Công ngh Fugro Omnistar ệ

ấ ỉ

ệ ỉ

ế ợ ủ ạ

ướ toàn c uầ c a các tr m ồ cho GPS cượ d aự trên dữ ớ quỹ trong chòm sao vệ ồ cho m iỗ v tinh ệ

(HP+) các hi u ch nh OmniSTAR cung c pấ hi u su t cao ệ ệ thông qua các kênh v tinh đ . Nh ngữ hi u ch nh này ệ li uệ từ m ng l ạ tham chi uế k t h p v i i đ oạ chính xác và thông tin đ ng h tinh NAVSTAR GPS.

- 42 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ố

ồ

ệ Khoa Tr cắ

Đ Án T t Nghi p Đ aị

các ch

ụ này, g i t

ộ ụ thuê như là m tộ d ch v ị ọ ắ là OmniSTAR t ế ớ ể làm i đ trên th gi

. OmniSTAR ch nhỉ bao trên m tộ số v tinh ệ HP+, cho phép m t ng vi cệ v iớ đ chính xác ộ ng trình phát sóng . D ch v ị ườ ử ụ b t c n i nào ấ ứ ơ i dmớ tuy t đ i ươ đ a tĩnh ị i s d ng ệ ố đúng t

ệ ệ ủ ệ

Hình 3.10. Nguyên lý thu phát tín hi u v tinh c a công ngh Fugro Omnistar

OmniSTAR BV n mằ ở Hà Lan và là m t ph n ộ ầ c aủ t p đoàn ậ

ớ công ty ch emị

t ử

c phát sóng ỉ Fugro ở Houston (M ), ỹ Perth Dubai (UAE) và Singapore, ấ và sử ệ đ i v i trên đ t b iở ố ớ ượ

c aủ công ty. Cùng v i các Cape Town (Nam Phi), (Australia), OmniSTAR bán tín hi uệ GPS s a ch a phân bi ữ ủ OmniSTAR đ d ngụ trên không. S hi u ch nh c a ự ệ đ aị tĩnh. m tộ số v tinh ệ

ạ ụ đ Tùy thu cộ vào lo i hình

c s d ng, d ch v ị cho phép đo phụ (VBS) ho cặ m cứ đ chính xác ộ

ng trình phát sóng ươ i.ớ Ch

ệ ng xích đ o. trên sáu v tinh ườ ạ T n sầ ằ

HP+, đ c bi c t ượ ử ụ OmniSTAR hi uệ dm (HP+) trên thế OmniSTAR công su tấ cao ố n m trong 1525-1559 MHz (GPS L1 = 1575,42 MHz, GPS L2 = 1227,60 ế ợ ệ k t h p ậ ặ

ch nhỉ gi đ aị tĩnh, n mằ ở 36.000 km trên đ ph m vi ạ MHz). Để nh n đ ượ các tín hi u OmniSTAR ệ ăngten L1/L2/L-band là b t bu c. ắ ộ

- 43 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ệ Khoa Tr cắ

ố

ồ

Đ Án T t Nghi p Đ aị OmniSTAR HP d aự trên qu đ o ệ ố

ủ ệ đ c bi

c l ị

c g i là ậ này còn đ

ồ. và đ ng h ỹ ạ chính xác c a v tinh ồ H th ng đ cượ bi c aủ các v tinh c cung c p các v trí ế ế trong t đ n ấ ượ ệ ị t đ n vòng 20-30 cm và các l ế ế trong nano đ ồ v tinh iỗ đ ng h ượ ồ ệ b tấ mà không c n dùng đ nế m cứ môt dṃ ướ ượ v trí ng giây, có thể ầ kỳ tr mạ tham kh oả . K thu t "chính xác đi mể đ nhị ượ ọ ỹ vị" (PPP: Precise Positioning Point).

V i công ngh ệ OmniSTAR HP+, đ chính xác v trí đi m xác đ nh ể ộ ị ị

£ ả 30 ớ c n m trong kho ng dm. ượ ằ d + 2 2 lon height

3.3.1.5. H th ng Starfire và Công ngh NavCom:

2 lat ệ ố

ệ

NavCom là công nghệ GNSS(Global Navigation Satellite System)

§ ệ i ậ ướ DGPS Starfire toàn c uầ § NavCom s h u NavCom h p đ ng Hình 3.11. Công ngh Navcom m ng l ạ ồ cung c pấ toàn di nệ các d ch v ở ữ và v n hành ợ ị ụ k thu t ậ cho các ỹ

d án ự ở các chuyên ngành.

- 44 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ồ

ố

ệ Khoa Tr cắ

Đ Án T t Nghi p Đ aị

§ NavCom cũng cung c pấ các s n ph m ẩ và d ch v ả ị ụ ụ cho các ng d ng ứ

c ngoài

và qu nả lý tài s nả

khác: ng - Th tr ị ườ ra n ướ ng d ng - Kh o sát ụ ứ ả - GIS - Máy ki m soát ể - H th ng ệ ố quân sự

ệ ố

ị Hình 3.12 H th ng StarFire s d ng ỷ ử ụ ị ế ợ

ị ả ự ị

ng ướ ự trên. Nh v y mu n th c ư ậ

t b sau : ở ế ị ỷ ỷ ị

c đ nh v thu âm c n có các thi ị ề ầ ị

ệ

t b ng m d c c n ph i: 3.3.2. S đ nguyên lý k t h p DGPS và đ nh v thu âm ơ ồ Đ nh v thu âm d a vào các tr đo kho ng cách và đo góc đ nh h ỷ ị ị t b thu âm nh đã trình bày b ng các thi ư ố ế ị ằ hi n đ ầ ệ ượ ị - H th ng x lý đ nh v thu âm ( máy tính , ph n m m) ử ỷ - B phát bi n ế - B ng đáp tín hi u - M c phát tín hi u và b ng đáp ệ Mu n đ nh v thi i n ế ị ị ệ ố ộ ộ ứ ố ố ướ ướ ầ ộ ứ ầ ả ị

- 45 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ồ

ố

ệ Khoa Tr cắ

Đ Án T t Nghi p Đ aị

ặ ằ

ị ho c t u đ ặ ầ ủ ầ ượ ộ ứ ở ị

ộ ệ ố - Xác đ nh v trí c a t u b ng h th ng DGPS ho c m t h th ng ị ệ ố t c xác đ nh v trí b i các b ng đáp hay m c tín ng t ố ị ự ươ hi u âmệ - G n b ng đáp/ b đáp lên thi ắ t b c n đ nh v ng m ị ế ị ầ ộ ứ ầ ộ ị

ị ị

đ nh v đ ị ỷ ả Hình 3.13. Nguyên lý đ nh v thu âm ỷ nguyên lý đ nh v thu âm , trình t ự ị ị ị ượ ự c th c

ệ

ầ ẽ ệ ả ị

ủ ầ

ộ ứ ệ ế ắ ố ế ị t b

c .

Hình trên mô t hi n nh sau: ư - H th ng đ nh v trên t u s thu tín hi u c i chính DGPS và tính toán ị ệ ố v trí c a t u theo h to đ quy đ nh cho khu đo. ị ệ ạ ộ ị - B phát bi n phát tín hi u xu ng các b ng đáp g n trên các thi ộ i n d ướ ướ - Các b ng đáp ph n h i tín hi u cho b phát bi n. ồ ộ ứ ế ệ ả ộ

- 46 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ệ Khoa Tr cắ

ố

ồ

Đ Án T t Nghi p Đ aị ả

ồ ầ ẽ ề ừ ượ ủ ộ

ị ỷ

c khu đo. ế ộ ử ị c trong h to đ t u ệ ạ ộ ầ ướ ề ệ ạ ộ

ị ể ế ị ử ụ ỷ

ị

H th ng d n đ ệ ướ ướ ử ụ ệ ậ ộ

ị ế ị ng và đ nh v b ng sóng âm s d ng các thi t b ị ằ ườ c nh : b phát bi n , b nh n tín hi u ho c c hai. ặ ả ộ ế ư t b nh sau: ế ị ư ắ ạ t b thu âm s d ng g n trên t u. ử ụ ầ

B phát bi n ( Transduce ) – là b phát và nh n tín hi u, th

c nh t u ho c trên h th ng d

i tín hi u ph n h i trên t n s ườ ng ệ ậ c. Nó g i đi m t tín i n ộ ử ướ ướ ầ ố ồ ệ ặ ộ ầ ố ậ ạ ả

- T tín hi u ph n h i thu đ c c a b phát bi n thì ph n m m s tính ệ toán các tr đo( kho ng cách, h ẽ ng) sau đó b x lý đ nh v thu âm s ị ả ướ t b d tính toán v trí c a thi i n ủ ị ế ị ướ ướ - K t n i và chuy n h to đ t u v h to đ quy ệ ạ ộ ầ ế ố 3.3.3. Các thi t b s d ng trong đ nh v thu âm ệ ố ẫ làm vi c d i n Chúng ta có th s d ng các lo i thi ể ử ụ 3.3.3.1.Thi ế ị ỷ ế ộ ộ xuyên g n ắ ở ạ ệ ố ầ hi u ki m tra trên m t t n s và nh n l ệ ể th hai. ứ D i đây là m t s hình nh v b phát bi n : ướ ộ ố ề ộ ế ả

(a) (b) (c)

- 47 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ồ

ố

ệ Khoa Tr cắ

Đ Án T t Nghi p Đ aị

(d) (e)

ạ ộ

Hình 3.14. Các lo i B phát bi n ế ế ủ ạ

a : B phát bi n lo i 8024 c a Sonardyne b : B phát bi n lo i 8024 phiên b n có tr ng l ạ ế ả ọ ượ ẹ ủ ng nh c a

ộ ộ Sonardyne

ủ ủ ủ ạ ạ ạ

c : B phát bi n lo i 8021 c a Sonardyne ộ d : B phát bi n lo i 8023 c a Sonardyne ộ e : B phát bi n lo i 8091 c a Sonardyne ộ V trí c a b phát bi n : ủ ộ ế ế ế ế ị

Hình 3.15. V trí g n b phát bi n SBL ắ ế ộ ị

- 48 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ố

ồ

ệ Khoa Tr cắ

Đ Án T t Nghi p Đ aị

ế ị

ượ t b thu đa ụ ệ

ắ ệ ộ c g n trên t u v i nhi m v ầ ệ ể

ị ế i n t b g n d h nh n tín hi u t 3.3.3.2.Thi

t b thông d ng có th ệ t b có đ nh h ế ị b phát bi n ho c m c tín hi u / tín hi u ki m tra. ể ạ ế ị

B ng đáp ( Transponder) – là m t lo i thi c, g n ắ ở ệ ng nghe tín hi u âm thanh ( Hydrophone) – là m t thi Ố ng đ ng ho c thi ướ ặ ướ ớ ệ ừ ộ ặ ố ậ c và đáy bi n. ế ị ắ ướ ướ ộ ể ể i n ướ ướ ậ

đáy bi n ho c trên các thi ặ ế ợ ệ ộ ầ ố ộ ượ ệ ỏ

ở

c tín hi u h i ( ra l nh) c a m t t n s , b truy n d ủ ệ ệ ị ộ ệ ụ ế ể ằ

ể ụ ộ ứ t b l n. Nó g n c đ nh d ế ị ặ ố ị ắ làm công vi c nh n tín hi u và chuy n tín hi u k t h p v i b phát ớ ộ ệ ữ bi n. Nh n đ ề ệ ậ ế li u s g i tín hi u đáp trên t n s th hai và nó tr thành b đ ng cho ầ ố ứ ệ ẽ ử t ki m năng đ n khi có tín hi u ki m tra ti p theo( nh m m c đích ti ế ế l ượ M t s hình nh v b ng đáp ( Transponder) ề ộ ứ ả

t b di chuy n a. ng) ộ ố B ng đáp g n trên thi ộ ứ ắ ế ị ể

t b di chuy n c a hãng Sonardyne ộ ứ ắ ế ị ể ủ

Hình 3.16. B ng đáp g n trên thi i đáy bi n B ng đáp g n d b. ắ ướ ộ ứ ể

- 49 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ố

ồ

ệ Khoa Tr cắ

Đ Án T t Nghi p Đ aị

i đáy bi n c a hãng Sonardyne Hình 3.17. B ng đáp g n d ộ ứ ắ ướ ể ủ

ố

ụ ệ ắ ố ị M c tín hi u âm/ tín hi u ki m tra ( Beacon/ Pinger) – là thi ể ệ i n c ho c trên các thi ướ ướ ế ị t b ộ t b chìm. Nó là b

ng đáp, g i đi xung trên m t t n s đ c bi ử ặ ộ ầ ố ặ thông d ng g n c đ nh d ứ

ế ị ượ ộ

ướ ặ ẫ

ể ể

ế ị t c a m t tr m c s . ơ ở ộ ạ ệ ủ ế ị c g n trên thi t b truy n đ t b ắ ề i đáy bi n nó có th kích ho t b i m t dây d n ngoài ộ ạ ở ệ t b nh n ho c ng nghe tín hi u ặ ố ậ ế ị t b này đ ng b th i gian v i b phát bi n trên t u thông qua ế ớ ộ ộ ờ ế ị ầ

B đáp ( Responder) – là m t thi ộ l n ho c d ể ặ ki m soát tín hi u ki m tra cho thi ệ ể âm. Thi ồ dây d n ngoài. ẫ

Hình 3.18.B ng đáp c a hãng Sonardyne

Trong t ng h p trên, thi ườ ộ ứ ợ ượ

t b thu có h

t c các tr ấ ả ạ ế ị ủ ng. Đ ở ướ ề

ướ

ủ ộ c tín hi u là m t t b nh n đ ệ ậ ế ị ộ t b thu đa h ng ho c thi ế ị ướ ặ c s suy gi m b i môi ả ẽ ướ ạ c đa s các t p ng n i. Trong môi tr ố ườ ng có t n s 5kHz tr xu ng. Vì v y, đ tránh các tín hi u và ể ệ ậ ằ ở ị ấ trong hai lo i thi m nh y u c a sóng âm lan truy n trong n ạ ế tr ả ườ âm th ố l nh đi u khi n sai thì t n s nh nh t trong đ nh v thu âm n m ỏ ệ ng và chính nó ph n h i l ồ ạ ở ườ ầ ố ố ề ể ầ ỷ ị

- 50 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ồ

ố

ệ Khoa Tr cắ

Đ Án T t Nghi p Đ aị

ừ

ị ộ ạ ụ ọ ầ ố ộ ệ

ử ụ

ệ ố ấ ạ ử ụ

ộ

ộ c th hi n d ượ D i t n s , kho ng cách t ố

trung

Đ chính xác 2m – 5m 0.25m–1m

1500m < 1000m <100m

0.15m-0.25m <0.05m <0.01m

ạ i b ng sau: i đa và đ chính xác ộ Ph m vi làm vi c ệ ạ > 10 km 2km – 3.5 km ể ệ ướ ả ả D i t n ả ầ 8kHz – 16kHz 18kHz– 36kHz

ầ

30kHz– 60kHz 50kHz-110kHz 200kHz- 300kHz

ủ ệ ố kho ng t 7 – 12kHz. Chính vì th s l a ch n t n s âm c a h th ng ế ự ự ả đ nh v thu âm ph thu c ph m vi làm vi c và đ chính xác, kích ỷ ị c và giá thành. Nói chung, các t n s cao s d ng cho ph m vi h p th ẹ ầ ố ướ ủ h n( do h s h p ph cao) và đ chính xác cao. Ph m vi s d ng c a ụ ơ t n s và đ chính xác đ ầ ố ộ B ng 3.1. ả ầ ố ả Lo i t n s ạ ầ ố T n s th p(LF) ầ ố ấ T n s ố ầ bình(MF) T n s cao (HF) ầ ố T n s khá cao(EHF) ầ ố T n s cao t n(VHF) ầ ố

ị ỷ ầ ố ự ụ ộ

ng , nhi u , khúc x , ph n x … ủ ệ ố ườ ạ

ộ ả Thông th ạ ả ộ

ệ ố ớ

ả kho ng cách l n. ớ ở ể ạ ớ i m t s đ sâu xác Đ chính xác c a h th ng đ nh v thu âm ph thu c vào t n s , s ị ễ ế ộ c, đ chính xác có th đ t t i n ướ ướ t đ đã n đ nh ở ộ ố ộ ổ suy gi m tín hi u , môi tr ệ ng, đ chính xác đ n m t vài mét ườ ệ ử ụ ở ộ ặ ệ ộ ộ ị

V i vi c s d ng các h th ng d decimet, b i vì đ m n và nhi đ nh. ị

3.4. Phân tích các ngu n sai s trong đ nh v thu âm đáy bi n ố ồ ể ỷ ị ị

- 51 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ồ

ố

ệ Khoa Tr cắ

Đ Án T t Nghi p Đ aị

Đáy bi n ể

Hình 3.19. M i quan h gi a đ nh v v tinh và đ nh v thu âm trong ỷ ị ị ố ị ệ

ệ ữ ị xác đ nh v trí đáy bi n ể ị ị Hình trên th hi n to đ c a đáy bi n đ ạ ộ ủ ể ượ

ể ệ ệ c truy n t ế

ầ ầ

ặ h th ng ề ừ ệ ố ể ừ ệ h ệ ớ ậ i v t ế i đáy bi n. Xác đ nh to đ v t th ho c tiêu ạ ộ ậ ể ị

GPS thông qua tín hi u thu GPS trên tàu. Sau đó ti n hành chuy n t to đ toàn c u v h to đ t u. Đ u phát bi n phát tín hi u t ề ệ ạ ộ ầ th ho c tiêu m c d ặ ể ướ ố m c trong h to đ t u. ệ ạ ộ ầ

ậ

ồ ạ ộ ố ủ ị ợ ồ ồ ố ẽ ể ỷ ị ị ị

2 2 + M2

2 = M1 1 ngu n sai s do đ nh v GPS

i bi n gây ra. ạ ộ ể ố ồ Do v y ta s có các ngu n sai s t ng h p bao g m sai s c a ngu n ố ổ đ nh v GPS đ xác đ nh to đ tàu và ngu n sai s do đ nh v thu âm ị d ướ ể

MP ị ố ồ ị V i Mớ

- 52 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ồ

ố

ệ Khoa Tr cắ

2 ngu n sai s do đ nh v thu âm

ồ ố

V i Mớ ệ

ị ị ệ ệ ể ể ớ ộ ủ ầ ệ ừ

Đ Án T t Nghi p Đ aị ỷ Hi n nay v i công ngh hi n đ i và ngày càng phát tri n cao nên h ạ th ng đ nh v v tinh có th cho bi t v trí c a t u v i đ chính xác t ế ị ố 0.2m t

ớ ị ị ệ i 0.5 m. ớ

- 53 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ố

ồ

ệ Khoa Tr cắ

Đ Án T t Nghi p Đ aị

Ch ng IV ươ

TÍNH TOÁN TH C NGHI M Ự Ệ

ệ ự ố ệ

ầ ệ ế ậ ượ ớ ẽ ự

ả ứ t ế ướ

ố ướ ướ ử ụ

ị ị ủ ươ ng Ướ Ướ ng đáy ng n theo ph ắ c theo các công th c đã bi c s d ng sóng âm ườ

ứ

ậ ố

H(m) 100 200 300 400 500 ứ S(ppt) 31 32 33 34 35 V(m) 1440.774 1448.4 1473.13 1487.976 1498.34

V(m) 1447.6 1485.511 1519.89 1550.954 1578.92 H(m) 100 200 300 400 500

V n t c âm tính theo công th c 2.6 T(0C) 0 5 10 15 20 ậ ố

ứ S(ppt) 0 10 20 30 40 ứ S(ppt) 31 33 35 37 40 V(m) 1460.068 1501.283 1540.018 1576.259 1611.041

c v i các s li u th c nghi m, cho Do không có đi u ki n ti p c n đ ề ệ ộ ố ộ nên trong ph n này chúng tôi s th c nghi m tính toán theo m t s n i dung sau: - Tính toán kh o sát v n t c âm trong n ậ ố i n c tính sai s đo kho ng cách d - ả - c tính đ chính xác đ nh v th y âm đ ộ pháp mô hình . 4.1. Tính V theo P, T, H Th c nghi m tính V theo các công th c trên: ự ệ V n t c âm tính theo công th c 2.5 B ng 4.1. ả T(0C) STT -1 1 0 2 5 3 8 4 10 5 B ng 4.2. ậ ố ả STT 1 2 3 4 5 B ng 4.3. ả H(m) STT 1000 1 2000 2 3000 3 4000 4 5 5000 Nh v y v n t c âm càng tăng khi T, H, P càng cao. V n t c âm tính theo công th c 2.7 T(0C) 0 5 10 15 20 ậ ố ư ậ

- 54 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ố

ồ

ệ Khoa Tr cắ

Đ Án T t Nghi p Đ aị

ng kho ng cách D đo đ ố ươ ượ ằ ả

c b ng sóng âm ng kho ng cách D đo theo nguyên t c hai ả ắ ươ

t 2

1 4

2 m V 2 V

2 D 1 2 D 1

c tính theo công th c (2.14b) 4.2. Tính sai s trung ph 4.2.1. Sai s trung ph ố chi uề Sai s trung ph ố ươ ả ứ ø Ø D œ Œ D ng kho ng cách đ ượ 2 m t ß º

t 2

2 m V 2 V

m t

D Áp d ng nguyên t c đ ng nh h ng ắ ồ ụ ả ưở D

2 D 1

=(cid:247)

2 D 1 4

m t

(cid:246) (cid:230) (cid:246) (cid:230) D (cid:247) (cid:231) (cid:247) (cid:231) (cid:247) (cid:231) (cid:231) Ta có : D ł Ł ł Ł

s là 1500m/s , ng v i m i đ sâu ta s có sai s ẽ

ố ớ ng kho ng cách đo b ng sóng ỗ ộ ả ằ

c th hi n trong b ng sau : ắ

2 m 2 V 2 V V i v n t c âm gi ứ ả ử ớ ậ ố v n t c âm khác nhau . Sai s trung ph ố ậ ố âm theo nguyên t c hai chi u đ ề ượ ươ

B ng 4.4 ng kho ng cách đo b ng sóng âm theo ả ươ ể ệ ả

ả ố ằ nguyên t c đo hai chi u( đ n v m) . Sai s trung ph ắ ơ ị ề

20m 40m 50m 100m 200m 300m 0.028 0.035 0.071 0.141 0.212 0.014 0.038 0.047 0.094 0.189 0.283 0.019 0.047 0.059 0.118 0.236 0.354 0.023 0.057 0.071 0.141 0.283 0.424 0.028 0.066 0.082 0.165 0.330 0.495 0.033 0.075 0.094 0.189 0.377 0.566 0.038 0.094 0.118 0.236 0.471 0.707 0.047

400m 0.283 0.377 0.471 0.566 0.660 0.754 0.943

500m 700m 0.354 0.495 0.471 0.66 0.589 0.825 0.707 0.990 0.825 1.155 0.943 1.320 1.179 1.650

1000 m 0.707 0.943 1.179 1.414 1.650 1.890 2.357

1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 5.0

- 55 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ố

ồ

ệ Khoa Tr cắ

Đ Án T t Nghi p Đ aị

ươ ộ ng kho ng cách D đo theo nguyên t c m t ả ắ

t 2

2 2 m V D 1 2 2 V D 1 Sai s trung ph

c tính theo công th c (2.16b) ứ 4.2.2. Sai s trung ph ố chi uề Sai s trung ph ố ươ ả ø Ø D œ Œ D ng kho ng cách đ ượ 2 m t ß º

B ng 4.5. ả ố ươ ằ

ng kho ng cách đo b ng sóng âm theo nguyên t c đo m t chi u( đ n v m) ộ ơ ị ả ề ắ

20m 40m 50m 100m 200m 300m 0.057 0.071 0.141 0.283 0.424 0.028 0.075 0.094 0.189 0.377 0.566 0.038 0.094 0.118 0.236 0.471 0.707 0.047 0.113 0.141 0.283 0.566 0.849 0.057 0.132 0.165 0.330 0.660 0.990 0.066 0.151 0.189 0.377 0.754 1.131 0.075 0.189 0.236 0.471 0.943 1.414 0.094

400m 0.566 0.754 0.943 1.131 1.320 1.508 1.886

500m 700m 0.707 0.990 0.943 1.320 1.179 1.650 1.414 1.980 1.650 2.310 1.886 2.640 2.357 3.300

1000 m 1.414 1.89 2.357 2.828 3.300 3.771 4.714

1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 5.0

- 56 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ố

ồ

ệ Khoa Tr cắ

Đ Án T t Nghi p Đ aị

4.3. Xác đ nh v trí b ng đáp (d i đáy bi n) trong h to đ t u ộ ứ ị ị ướ ệ ạ ộ ầ ể

T công th c 3.10 và 3.11 ta tính toán đ c to đ c a b ng đáp ừ ứ ượ ạ ộ ủ ộ ứ

2 R 3

2 R 1

2 4

2 2

a 8 +

trong h to đ t u ệ ạ ộ ầ - -

2 R 1

2 2

2 R 3

2 4

8 b

- -

- 57 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ệ Khoa Tr cắ

ồ

ố

(

)

(

)

(

)

Đ Án T t Nghi p Đ aị +

+ by

(

2 R 1

2 2

1 4

(

)

(

)

(

- - - - - - -

) )

+ by

+ ax

2 4

- - - - -

+ ax ệ

2 R 3 ố ệ

by ụ đây chúng tôi áp d ng

ở

ả

)

n ...2,1

jH j (

ủ

ế ầ ể

) m ng t

ệ ọ

. Trên mô hình s có đ ượ ự ẽ ị

ừ ị ầ ị

ượ ẽ

ả ị ự ồ ư ứ

ẫ ố ố

R Đ có “s li u tính” cho toán th nghi m, ể ử ng pháp kh o sát trên mô hình. ph ươ ng pháp kháo sát trên mô hình là ti n hành thi ế t N i dung c a ph ươ ộ và các đi m c n xác đ nh k v trí các đi m g c ị ố ể ế ị = ,...2,1 ( iPi ộ ồ trên s đ , trong h t a đ không gian 3D theo m t đ ộ ơ ồ c v trí “th c” x,y,z v i th c t hình t ự ớ ươ ự ế t c các đi m (g c và c n xác đ nh) trong không gian. T v trí c a t ể ủ ấ ả ố ế ố iR c n quan tr c ắ c ra các y u t “th c” c a các đi m đó s tính ng ầ ể ủ ự ể t a đ thi t k có th c t c a đ hình kh o sát. Các giá tr tính ng ế ế ộ ượ ừ ọ ị ủ iR có coi nh giá tr th c (t c là không có sai s ). Đ t o ra “các tr đo” ị ể ạ ố ộ sai s , ta gán cho các tr th c đã tính trên các sai s ng u nhiên có đ l n, có d u và có quy lu t phân b chu n, th o mãn hàm m t đ tính ố ớ theo công th c:ứ

ị ự ậ ậ ộ ấ ẩ ả

1 2

- = F )( x e dt (cid:242) ¥ - 1 p 2

ố ố ậ ệ

ể ự (có hoàn l ố ạ ế ẩ ầ ự ệ ng pháp t o phi u sai s và rút thăm tu n t ươ

ắ ừ ượ ạ ị ự ị

ị ậ

ệ

(' iPi ộ

ị ọ ẽ ộ

ầ ể ử ủ ủ ố ị

ạ ộ ả ử ắ ố

ướ ậ ế

i và to đ đi m P ạ ộ ể

t to đ các đi m H ạ ộ ả ể

ta tính đ ế ạ ộ

Vi c gán sai s theo quy lu t phân b chu n có th th c hi n theo ph i) đ gán ể ạ cho các tr th c. c t o ta theo nguyên t c trên, chúng ta hoàn toàn có T “các tr đo” đ ạ ọ t đ tính toán, bình sai xác đ nh l i t a th s d ng các thu t toán đã bi ế ể ể ử ụ m ) ,...2,1 ế t . Chênh l ch t a đ gi a giá tr thi đ đi m c n xác đ nh ị ọ ộ ữ ầ ộ ể c sau x lý s ph n ánh đ chính xác k c a đi m P và t a đ tính đ ả ượ ể ế ủ v trí đi m c n xác đ nh do nh h ng c a sai s ng u nhiên c a các ị ẫ ưở ả tr đo. ị 1 , i đáy t u : H s ta có to đ các ng nghe g n d Bài toán 1 : Gi ầ H2 , H3 , H4 và to đ c a b phát bi n g n vào các v t di chuy n ho c ặ ể ắ ạ ộ ủ ộ ạ ộ ủ 1, R2, R3, R4 và tính to đ c a i đáy bi n P. Ta ti n hành tính toán R d ế ể ướ P’ trong h to đ t u. ệ ạ ộ ầ .Tính to đ t u khi bi B ng 4.6 ạ ộ ầ ượ y(m) x(m) z(m) STT

Giá trị (m) c to đ P’ trong h to đ t u ệ ạ ộ ầ Ký hi uệ tr đo ị

- 58 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ệ Khoa Tr cắ

ố

ồ

Đ Án T t Nghi p Đ aị -2 -2 -2 -2 18 18.916

26 26 -24 -24 15 14 H1 H2 H3 H4 P P’ 30 38 38 30 2 0 R1 R2 R3 R4 a b 36.125 42.626 56.718 52.009 25 4

ể

i ( i = 1,…4) và các kho ng cách R ả i ả c to đ đi m P’ trong h to đ t u . K t qu ệ ạ ộ ầ

ạ ộ ượ ế

i b ng sau: Bài toán 2 : Có to đ các đi m H (i=1,…4). Ta tính ra đ ạ ộ ể d ướ ả

i và kho ng cách ả

B ng 4.7 t to đ các đi m H ả .Tính to đ t u khi bi ạ ộ ầ ạ ộ ể

ượ

Ri ta tính đ y(m) x(m) ế ạ ộ z(m) Ký hi u tr đo STT c to đ P’ trong h to đ t u ệ ạ ộ ầ ệ ị Giá tr (m) ị

ị

H1 H2 H3 H4 26 26 -24 -24 30 38 38 30 -2 -2 -2 -2 Sai s cácố tr đo(m) 1 -1 -1 0.5

P’ 13.754 -0.225 37.125 41.626 55.718 52.509 25 4 R1 R2 R3 R4 a b

18.884 ị ừ ạ ộ ể ầ

ệ ạ ộ ầ

T hai bài toán trên ta xác đ nh đ l ch các thành ph n to đ đi m P’ ộ ệ trong h to đ t u: x(m) 0.246 y(m) 0.225 z(m) 0.032 Đ l ch ộ ệ

- 59 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ố

ồ

ệ Khoa Tr cắ

Đ Án T t Nghi p Đ aị

ị ỷ ộ ộ ắ

ờ ệ ề ộ ộ ố ố

ướ

ộ ấ ộ ặ

ướ ộ ặ

i n ướ ướ c. Khi áp su t, nhi ấ i n ướ ướ ề c ph thu c vào áp su t, đ m n và ụ ậ t đ và đ m n càng cao thì v n ệ ộ sai s xác ố ự ế

ả ị

ậ ố ố ố ượ i vi c xác đ nh kho ng cách d ả ộ ể ệ ế

ố ị

ả ớ ố

ợ ớ

ố ổ 2 + M2 ứ

ể

i n ướ ướ ị ỡ i n ướ ướ i n ướ ướ ả ắ

K t lu n ậ ế ng đáy ng n ph thu c vào đ sâu 1. Đ chính xác đ nh v thu âm đ ụ ườ ị và sai s đ ng h đo th i gian lan truy n tín hi u và sai s t c đ âm ồ ố ồ trong môi tr c. ng n ườ 2. V n t c âm thanh d ậ ố nhi t đ c a n ệ ộ ủ c càng nhanh. Trong th c t t c âm thành truy n d ố đ nh v n t c âm trung bình có th đ t c 1.5m. ể ạ ỡ ị i 3. Sai s t c đ âm nh h ướ ng t ệ ớ ưở ả ớ c đ n c th hi n qua b ng 4.5 và 4.6. N u kho ng cách 500m v i ả ướ v n t c âm 1500m/s, sai s c a v n t c âm là 1.5m/s thì sai s xác đ nh ố ủ ậ ố ậ ố c là kho ng 1.0m. kho ng cách d ả ả ị 4. V i sai s xác đ nh kho ng cách nh trên (1.0m) và sai s xác đ nh v ị ư ố ệ i vi c trí tàu b ng GPS c kho ng 0.2 – 0.5 m , thì sai s t ng h p t ả ằ 2 = M1 2 . Sai s xác c theo công th c M đ nh v đi m d ố ị ể ị P c vào kho ng 1.1m. đ nh v trí đi m d ả ị ị c theo nguyên t c hai chi u 5. Khi ti n hành đo kho ng cách d ề i n ướ ướ ế chính xác h n đo kho ng cách theo nguyên t c m t chi u. ắ ề ả ơ ộ

- 60 -

Nguy n ễ Văn Tú

Tr c Đ a A – K51 ị

ắ

ố

ồ

ệ Khoa Tr cắ

Đ Án T t Nghi p Đ aị

ắ ạ Tr c đ a ị Tài li u tham kh o ả ặ

ườ

ắ ệ ọ ạ ọ Bài gi ngả ỗ giành cho sinh viên tr c đ a, Đ i h c M đ a ch t Hà ấ ị

ệ ấ

ộ Nghiên c uứ ể ở ạ

ệ ” Ch nhi m đ tài PGS.TS. Đ ng Nam Chinh. ỹ ề ệ ệ

ệ t Nam ậ ị ỹ

ặ ứ ứ c i n ậ Nghiên c u ng d ng công ngh đ nh v ệ ị ụ ướ ướ ” Nguy n Văn C ng. ươ ễ ỷ

ệ 1. GS.TSKH Ph m Hoàng Lân , PGS.TS Đ ng Nam Chinh. bi nể Hà n i 8/2003 ộ 2. PGS.TS. Đ ng Nam Chinh , PGS.TS. Đ Ng c Đ ng. ặ công ngh GPS ỏ ị n i.ộ 3. KARL RINNER. Universidad de Gaz-Austria “Marine geodesy and its future”. 4. h.visser@omnistar.nl 5. StarFire: A Global High Accuracy Differential GPS System Ron Hatch, Tenny Sharpe, Paul Galyean - NavCom Technology Inc. 6. www.Sonardyne.com 7. Báo cáo t ng k t đ tài khoa h c và công ngh c p b “ ọ ế ề ổ hoàn thi n các ch tiêu k thu t và quy trình công ngh đo đ c bi n ậ ỉ Vi ủ 8. Lu n văn th c sĩ k thu t “ ạ thu âm trong thi công công trình d 9. www.cctechnol.com