Báo cáo nghiên cứu khoa học: BÀN VỀ VẤN ĐỀ THỜI GIAN THU TÍN HIỆU GPS TRONG XÂY DỰNG MẠNG LƯỚI KHỐNG CHẾ TRẮC ĐỊA CẠNH NGẮN

Ứng dụng công GPS trong xây dựng mạng lưới khống chế trắc địa đã thực sự mang lại hiệu quả kinh tế do không còn phụ thuộc nhiều vào mùa, thời tiết, đồng thời giảm đáng kể nhân lực...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo nghiên cứu khoa học: "BÀN VỀ VẤN ĐỀ THỜI GIAN THU TÍN HIỆU GPS TRONG XÂY DỰNG MẠNG LƯỚI KHỐNG CHẾ TRẮC ĐỊA CẠNH NGẮN" BÀN VỀ VẤN ĐỀ THỜI GIAN THU TÍN HIỆU GPS TRONG XÂY DỰNG MẠNG LƯỚI KHỐNG CHẾ TRẮC ĐỊA CẠNH NGẮNKS. ĐOÀN VĂN CHINHĐại học Whuhan, Trung QuốcKS. NGÔ XUÂN THẾViện Khoa học Công nghệ Xây dựngThS. BÙI THỊ KIÊN TRINHTrường đại học Thủy Lợi Tóm tắt: Ứng d ụng công GPS trong xây dựng mạng lư ới khống chế trắc địa đ ã thực sự mang lạihi ệu quả kinh tế do không c òn phụ thuộc nhiều v ào mùa, thời tiết, đồng thời giảm đáng kể nhân lực...Tuy nhiên, xây d ựng mạng l ưới khống chế trắc địa GPS cạnh ngắn hiện nay ở nư ớc ta còn có nhữngquy định chưa đư ợc ph ù hợp về thời gian thu tín hiệu tại hiện trư ờng [5]. Trên cơ sở phân tích lýthuy ết v à kết quả thực nghiệm chúng tôi thấy đối với mạng lưới có chiều dài cạnh khoảng 200- 300m,thời gian thu tín hiệu của một ca đo (Occupation Time) chỉ khoảng 10- 15 phút là có th ể đảm bảo độchính xác yêu c ầu. Kết quả nghi ên c ứu có ý nghĩa quan trọng trong thực tiễn sản xuất, góp phần nângcao hiệu quả kinh tế khi áp dụng công nghệ GPS xây dựng mạng l ưới khống chế như đường chuyền 1,đư ờng chuyền 2 v à đ ặc biệt l à khi xây d ựng mạng lưới khống chế tr ên các khu vực quy hoạch độc lậpcó quy mô khoảng v ài trăm hecta.1. Phân tích lý thuyết xây dựng mạng lưới khống chế trắc địa bằng công nghệ GPS T hực tế tại các c ơ s ở sản xuất ở nư ớc ta hiện nay hầu hết sử dụng máy GPS thu tín hiệu của hệGPS NAVSTAR. H ệ NAVSTAR bao gồm 24 vệ tinh hoạt động tr ên 6 quỹ đạo [2], mỗi vệ tinh đềuliên tục gửi đi 1 tín hiệu riêng biệt trên 2 t ần số sóng tải. Sóng tải đư ợc truyền tr ên băng tần sóng si êuâm L, trong đó sóng L 1 và L2 có tần số tương ứ ng là 1575.42MHz và 1227.60MHz. Nh ững tần số n àyđư ợc tạo ra từ tần số c ơ bản f0 = 1 0.23MHz. Băng t ần L1 c ó tần số f1 = 154  f0 c òn băng tần L2 c ó t ầns ố f2 = 1 20  f0. Để máy thu xác định vị trí mặt đất tức thời của điể m trạm máy, cần thiết phải tìmphương pháp đo chính xác thời gian tín hiệu truyền từ vệ tinh đến máy thu. Điều n ày có thể đạt đ ư ợcbằng việc trộn m ã PRN-(Pseudorandom noise) vào sóng tải. Hai đoạn m ã PRN khác nhau đư ợc phátđi từ mỗi vệ tinh. Tín hiệu L1 ch ứa m ã chính xác P -code pha tr ộn với mã thô C/A- code. Còn tín hi ệuL2 c hỉ chứa m ã chính xác P -code. Mã C/A có tần số 1.023MHz và chiều dài bư ớc sóng cỡ 300m. C ònm ã P có t ần số 10.23MHz và chi ều dài bư ớc sóng khoảng 30m, cung cấp độ chính xác định vị cao g ấp10 lần mã C/A[4]. N guyên lý định vị bằng GPS có thể hiểu đơn giản l à bài toán giao h ội cạnh không gian, có nghĩalà để xác định đư ợc tọa độ không gian của điểm quan sát cần đo khoảng cách từ điểm quan sát đếncác vệ tinh. Có 2 phương pháp cơ bản trong đo khoảng cách đến vệ tinh l à đo chuỗi tín hiệu m ã và đohi ệu pha sóng tải. P hương pháp đo chuỗi tín hiệu mã t hư ờng áp dụng trong định vị tuyệt đối đ ơn điểm. Hiện nay độchính xác định vị tuyệt đối đ ơn đi ểm n ày có thể đạt đ ư ợc 1- 2cm nếu thời gian đo kéo dài liên t ục h ơn10h và sử dụng các phần mềm tính toán độ chính xác cao nh ư GAMIT, BERNESE, TRIP[1]. Thôngthư ờng độ chính xác này chỉ đạt đ ư ợc 1- 3m, chính vì vậy không thể áp dụng cho công tác xây dựnglư ới khống chế trắc địa. P hương pháp đo hi ệu pha sóng tải thư ờng áp dụng trong định vị sai phân v à định vị tương đối.Hi ện nay, độ chính xác của định vị GPS tương đối về mặt bằng đạt đư ợc 3mm đến 5mm [1],[2],[3].V ới công tác xây dựng mạng lư ới khống chế t rắc địa thư ờng áp dụng ph ương pháp định vị GPStương đối. Nội dung b ài báo chỉ đề cập đến phương pháp đo hiệu pha sóng tải và định vị GPS tươngđối.1.1. Đo hi ệu pha sóng tải P hương pháp đo hiệu pha sóng tải của tín hiệu GPS đạt đ ư ợc độ chính xác cao khi đo khoảng cácht ới vệ tinh. Phương pháp này áp dụng tr ong đo GPS hậu xử lý (Post processing), bằng việc so sánhhi ệu pha của tín hiệu phát đi từ vệ tinh v à tín hiệu thu đư ợc từ máy thu GPS tr ên m ặt đất. Mô hìnhtoán học của đo hiệu pha sóng tải đư ợc mô tả như sau: 1j  i t   N ij  f  j t    i t   ij t   (1) Trong đó: t là m ột đoạn tín hiệu riêng bi ệt;  i t  là hiệu pha sóng tải đo đ ư ợc giữa vệ tinh j và máy thu i; f là jtần số tín hiệu thông điệp phát từ vệ tinh; j(t) là sai s ố đồng hồ của vệ tinh j;  l à chi ều dài bư ớc sóngcủa tín hiệu; i t  là kho ảng cách hình học giữa máy thu i và vệ tinh j; N i là s ố nguyên đa tr ị của tín j jhi ệu từ vệ tinh j đến máy thu i; i (t) là sai s ố đồng hồ máy thu.1.2. Định vị GPS t ương đối Định vị t ương đối là vi ệc sử dụng 2 hoặc nhiều máy thu đồng thời thu tín hiệu GPS xác định hiệupha sóng tải để tính c ...