Đồ án tốt nghiệp Điện tử viễn thông: Nghiên cứu và khai thác hệ thống dẫn đường bằng vệ tinh GPS

Đồ án tốt nghiệp Điện tử viễn thông: Nghiên cứu và khai thác hệ thống dẫn đường bằng vệ tinh GPS nhằm trình bày về tổng quan về các hệ thống dẫn đƣờng vệ tinh quốc tế, nguyên lý định vị của hệ thống dẫn đường vệ tinh NAVSTAR – GPS, ứng dụng hệ thống định vị vệ tinh trong ngành hàng không, khai thác hệ thống dẫn đƣờng vệ tinh trên máy bay BOEING 777.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đồ án tốt nghiệp Điện tử viễn thông: Nghiên cứu và khai thác hệ thống dẫn đường bằng vệ tinh GPS MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU .................................................................................................. 1 CÁC TỪ VIẾT TẮT ......................................................................................... 3 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG DẪN ĐƢỜNG VỆ TINH ........................................................................................................................... 5 1.1 Sơ lƣợc lịch sử phát triển ......................................................................... 5 1.2 Các hệ thống dẫn đƣờng vệ tinh trên thế giới .......................................... 7 1.2.1 Hệ thống dẫn đƣờng vệ tinh NAVSTAR -GPS ............................... 7 1.2.2 Hệ thống Glonass .......................................................................... 15 1.2.3 Hệ thống vệ tinh dẫn đƣờng dân dụng bao phủ INMARSAT ....... 18 1.3 Các hệ tọa độ sử dụng trong dẫn đƣờng vệ tinh .................................... 20 1.3.1 Hệ tọa độ địa lý OzXdYdZd .......................................................... 20 1.3.2 Hệ tọa độ chuẩn địa tâm ................................................................. 21 1.3.3 Hệ tọa độ GPS ................................................................................ 22 1.3.4 Hệ toạ độ địa lý cục bộ ENU ........................................................ 24 1.4 Hệ thời gian sử dụng trong dẫn đƣờng vệ tinh ...................................... 24 1.3.1 Giờ GPS ......................................................................................... 24 1.3.2 Giờ UTC ......................................................................................... 25 1.5 Lịch vệ tinh ............................................................................................ 27 CHƢƠNG 2: NGUYÊN LÝ ĐỊNH VỊ CỦA HỆ THỐNG DẪN ĐƢỜNG VỆ TINH NAVSTAR -GPS.................................................................................. 28 2.1 Nguyên lý dẫn đƣờng của hệ thống dẫn đƣờng vệ tinh NAVSTAR - GPS .............................................................................................................. 28 2.2 Xác định khoảng cách giả để định vị trong phƣơng pháp dẫn đƣờng ... 29 2.2.1 Định nghĩa khoảng cách giả ........................................................... 29 2.2.2 Xác định vị trí từ các khoảng cách giả ........................................... 31 2.3 Định vị tƣơng đối thời gian thực GPS .................................................. 34 2.4 Tín hiệu dẫn đƣờng từ vệ tinh trong hệ thống GPS ............................... 35 2.4.1 Cấu trúc tín hiệu ............................................................................. 35 2.4.2 Tính chất và thành phần của tín hiệu GPS ..................................... 39 2.5 Cấu trúc máy thu GPS ........................................................................... 47 2.5.1 Lọc và khuếch đại tín hiệu cao tần ................................................. 47 2.5.2 Đổi tần và khuếch đại trung tần ..................................................... 48 2.5.3 Số hoá tín hiệu GPS ....................................................................... 49 2.5.4 Xử lý tín hiệu băng cơ sở ............................................................... 50 2.6 Độ chính xác của hệ thống GPS và các nguyên nhân gây sai số........... 52 2.6.1 Độ chính xác của GPS ................................................................... 52 2.6.2 Các nguyên nhân gây sai số ........................................................... 53 CHƢƠNG 3 : ỨNG DỤNNG HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ VỆ TINH TRONG NGÀNH HÀNG KHÔNG .............................................................................. 55 3.1. Hạn chế của hệ thống dẫn đƣờng truyền thống ...................................... 55 3.2. Cấu trúc hệ thống Testbed ...................................................................... 56 3.3. Các hệ thống tăng cƣờng dẫn đƣờng ....................................................... 56 3.3.1. Hệ thống SBAS ( Satellite Based Augmentation System ) ........ 57 3.3.2. Hệ thống GBAS ( Ground-Based Augmentation System ) ........ 60 3.3.3. Các yếu tố ảnh hƣởng đến hệ thống tăng cƣờng ...................... 63 CHƢƠNG 4: KHAI THÁC HỆ THỐNG DẪN ĐƢỜNG VỆ TINH TRÊN MÁY BAY BOEING 777..................................................................... 64 4.1 Giới thiệu hệ thống dẫn đƣờng vệ tinh trên máy bay Boeing 777 ............ 64 4.2 Máy thu tín hiệu vệ tinh GPS trên máy bay Boeing 777 .......................... 65 4.2.1 Sơ đồ khối máy thu GPS trên Boeing 777 ................................... 65 4.2.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống GPS trên máy bay Boeing 777 ............................................................................................................... 67 4.3 Chức năng các khối trong hệ thống GPS trên máy bay Boeing 777 ....... 70 4.3.1 Chức năng khối thu nhận đa phƣơng thức MMR ........................ 70 4.3.2 Hệ thống dẫn đƣờng quán tính ADIRS ....................................... 75 4.3.3 Khối nguồn và anten GPS........................................................... 78 4.3.4 Hệ thống hiển thị .......................................................................... 79 4.3.5 Khối dữ liệu không khí và dẫn đƣờng quán tính ADIRU ............ 82 4.3.6 Hệ thống cảnh báo gần mặt đất GPWC (ground proximity warning computer) ................................................................................ 84 4.3.7 Hệ thống tính toán và quản lý chuyến bay FMCF (flight management computing function) ....... ...