Download miễn phí Kỹ thuật đo và xử lý tính toán bình sai kết quả đo GPS



MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
MỞ ĐẦU 3
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GPS 4
I.1 GIỚI THIỆU CHUNG: 4
I.1.1 Phần điều khiển (Control Segment): 4
I.1.2. Phần không gian (Space Segment): 4
I.1.2.1 Chòm vệ tinh GPS: 4
I.1.2.2 Cấu trúc tín hiệu GPS 4
I.1.3. Phần sử dụng (User Segment): 5
I.1.3.1 Các bộ phận của một thiết bị GPS trong phần sử dụng. 5
I.1.3.2 Những bộ phận chính của máy thu GPS. 5
I.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG GPS: 6
I.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH VỊ BẰNG HỆ THỐNG GPS 7
I.3.1 Phép định vị tĩnh và định vị động. 7
I.3.2 Phép định vị tương đối. 7
I.3.3 Phép định vị nhiều máy thu. 8
I.3.4 Phép định vị động tương đối 8
I.3.5 Cấu hình hình học GPS và độ chính xác. 8
I.3.6 Độ suy giảm chính xác. 9
I.4. CÁC NGUỒN SAI SỐ TRONG KẾT QUẢ ĐO GPS 9
I.4.1 Sai số do đồng hồ. 9
I.4.2 Sai số do quĩ đạo vệ tinh 9
I.4.3 Sai số do tầng điện ly và tầng đối lưu 9
I.4.4 Sai số do nhiễu tín hiệu: 9
I.5 CÁC ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GPS 10
1.5.1 Các ứng dụng trong trắc địa và bản đồ mặt đất 10
I.5.2 Các ứng dụng trong giao thông và thông tin trên mặt đất 10
I.5.3 Các ứng dụng trong trắc địa và bản đồ trên biển: 10
I.5.4 Các ứng dụng trong giao thông và hải dương học trên biển 11
I.5.5 Các ứng dụng trong trắc địa và bản đồ hàng không 11
I.5.6 Ứng dụng trong giao thông hàng không 11
I.5.7 Các ứng dụng trong thám hiểm không gian 11
I.5.8 Các ứng dụng trong việc nghỉ ngơi giải trí. 11
I.5.9 Các ứng dụng trong quân đội 11
I.6 SỰ PHÁT TRIỂN CỦA CÔNG NGHỆ GPS ĐO TĨNH TRONG GIAI ĐOẠN 1990 ĐẾN NAY 12
I.6.1 Nâng cao độ chính xác đo tĩnh thông qua các biện pháp hạn chế sai số đo: 12
I.6.2 Nâng cao độ chính xác tính toán nhờ các thuật toán mới: 13
I.6.3 Nâng cao khả năng công nghệ của GPS: 13
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT KỸ THUẬT ĐO 14
II.1 ĐỒ HÌNH VỆ TINH VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA MÔI TRƯỜNG. 14
II.2 ĐỒ HÌNH LƯỚI TRẮC ĐỊA ĐO BẰNG CÔNG NGHỆ GPS. 14
II.3 ĐO GPS. 16
II.4 XỬ LÝ KHÁI LƯỢC CÁC TRỊ ĐO GPS (TÍNH BASELINES) 17
II.4.1 Nguyên lý tính cạnh (tính baselines) 17
II.4.2 Phần mềm tính khái lược (tính cạnh) 18
II.5 BÌNH SAI LƯỚI TRẮC ĐỊA ĐO BẰNG CÔNG NGHỆ GPS. 20
II.6 VẤN ĐỀ XÁC ĐỊNH ĐỘ CAO ĐO BẰNG CÔNG NGHỆ GPS. 21
CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ ĐO VÀ XỬ LÝ TÍNH TOÁN BÌNH SAI KẾT QUẢ ĐO GPS ĐỂ THÀNH LẬP CÁC MẠNG LƯỚI TRẮC ĐỊA 23
(Theo công nghệ GPS của hãng Trimble Navigation) 23
TÀI LIỆU THAM KHẢO 27

MỞ ĐẦU

Công nghệ ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu GPS đã được đưa vào sản xuất ở Việt Nam từ năm 1991. Trên cơ sở sử dụng 3 máy thu GPS của hãng TRIMBLE loại 1 tần số 4000-ST, Liên hiệp KHSX Trắc địa bản đồ thuộc Cục Đo đạc và bản đồ Nhà nước lúc đó đã gấp rút thử nghiệm để đưa vào sản xuất, nhằm đáp ứng yêu cầu xây dựng các mạng lưới toạ độ nhà nước ở những khu vực khó khăn nhất của đất nước, mà bằng công nghệ truyền thống (phương pháp tam giác, đường chuyền) không có khả năng thực hiện, hay phải chi phí rất lớn và trong thời gian dài mới thực hiện được. Trong những năm 1991 đến 1994, theo kế hoạch nhiệm vụ do Cục Đo đạc và bản đồ Nhà nước giao, Liên hiệp KHSX Trắc địa bản đồ đã xây dựng thành công các mạng lưới toạ độ nhà nước hạng II ở khu vực Minh Hải, Sông Bé và Tây Nguyên, đồng thời đã xây dựng thành công mạng lưới trắc địa biển nối các đảo và quần đảo xa ( kể cả Trường Sa ) với mạng lưới toạ độ nhà nước trên đất liền.
Từ đó đến nay, việc ứng dụng công nghệ GPS đã có những bước phát triển rất lớn. Từ chỗ chỉ có 3 máy thu GPS 1 tần số của hãng TRIMBLE, đến nay ở Việt Nam đã có trên 82 máy thu GPS các loại của các hãng khác nhau, từ máy thu đặt trên máy bay, máy thu 2 tần số, máy đo động đến máy có độ chính xác trung bình ( GEO EXPLORER ) để đo khống chế ảnh. Các lĩnh vực ứng dụng công nghệ GPS hiện nay cũng rất đa dạng, từ ứng dụng để xây dựng các mạng lưới toạ độ nhà nước, độ chính xác cao, khoảng cách lớn; ứng dụng trong dẫn đường và xác định toạ độ tâm chính ảnh khi bay chụp ảnh bằng máy bay; xây dựng các mạng lưới toạ độ, độ cao địa chính cấp 1; dẫn đường và xác định toạ độ đo vẽ bản đồ địa hình đáy biển; đo toạ độ, độ cao các điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp; đo toạ độ độ cao các mốc quốc giới; xây dựng các mạng lưới công trình v.v... Các phần mềm để xử lý tính toán bình sai các trị đo GPS cũng đa dạng, chủ yếu là các phần mềm kèm theo máy thu, như TRIMVEC, TRIMVEC PLUS, TRIMNET, TRIMNET PLUS, GPSURVEY, PHASE PROCESSOR, GEOMATIC OFFICE (hãng TRIMBLE); GPPS (ASHTECH), v.v... và 1 phần mềm bình sai lưới GPS do Liên hiệp KHSX Trắc địa bản đồ xây dựng.
Qua kết quả nghiên cứu và trực tiếp tham gia đo và xử lý, tính toán kết quả đo GPS chúng tui biên soạn tập tài liệu này để đồng nghiệp tham khảo. Tập tài liệu gồm 3 chương sau đây:
Chương 1: Giới thiệu hệ thống định vị toàn cầu GPS.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết kỹ thuật đo và xử lý tính toán bình sai kết quả đo GPS.
Chương 3: Quy trình công nghệ đo và xử lý tính toán bình sai kết quả đo GPS để thành lập các mạng lưới trắc địa (thiết bị công nghệ GPS của Hãng Trimble Navigation)

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GPS

I.1 GIỚI THIỆU CHUNG:
Hệ thống GPS là một hệ thống định vị vệ tinh tiếp theo sau hệ thống DOPPLER. GPS là từ viết tắt của GLOBAL POSITIONING SYSTEM. Hệ thống này bắt đầu được nghiên cứu từ những năm 70 do quân đội Mỹ chủ trì. Trong những năm đầu của thập kỷ 80 quân đội Mỹ đã chính thức cho phép dùng trong dân sự. Từ đó các nhà khoa học của nhiều nước phát triển đã lao vào cuộc chạy đua để đạt được những thành quả cao nhất trong lĩnh vực sử dụng hệ thống vệ tinh chuyên dụng GPS. Những thành tựu này cho kết quả trong hai hướng chủ đạo là chế tạo các máy thu tín hiệu và thiết lập các phần mềm để chế biến tín hiệu cho các mục đích khác nhau.
Cho tới năm 1988, các máy thu GPS do 10 hãng trên thế giới sản xuất đã đạt được trình độ cạnh tranh trên thị trường. Vì lý do trên, giá máy đã giảm xuống tới mức hợp lý mang tính phổ cập. Mười hãng trên thế giới sản xuất máy thu GPS bao gồm các hãng chính như: TRIMBLE NAVIGATION (Mỹ), ASHTECH (Mỹ), WILD (Thụy sĩ), SEGSEL (Pháp), MINI MAX (Tây Đức). Theo dư luận thị trường hiện nay máy thu của hãng TRIMBLE NAVIGATION đang được đánh giá cao nhất.
Về phương diện phần mềm của hệ thống GPS, chúng ta sẽ thấy tính đa dạng hơn của nó. Trị đo thu được chỉ có một loại, đó là tín hiệu vệ tinh phát ra. Chế biến các tín hiệu này bằng các phương pháp khác nhau, thuật toán khác nhau chúng ta có được các tham số hình học và vật lý khác nhau của trái đất. Chúng ta có thể nói khả năng phần mềm là vô tận. Với các tín hiệu thu được chúng ta có thể tính được tọa độ không gian tuyệt đối (với độ chính xác 10 m và có thể tới 1 m nếu sử dụng lịch vệ tinh chính xác), số gia tọa độ không gian (độ chính xác từ 1 cm tới 5 cm), số gia tọa độ địa lý (độ chính xác từ 0.7 đến 4 cm), số gia độ cao (độ chính xác từ 0.4 cm đến 2 cm), và số gia trọng lực (độ chính xác 0.2 mgl). Ngoài ra còn có thể có những tham số khác đang được nghiên cứu.
Toàn bộ phần cứng của hệ thống GPS có tên đầy đủ là NAVSTAR GPS SYSTEM. NAVSTAR viết tắt chữ NAVIGATION SYSTEM WITH TIME AND RANGING.
Phần cứng này gồm 3 phần: phần điều khiển (Control Segment), phần không gian (Space Segment) và phần sử dụng (User Segment).
I.1.1 Phần điều khiển (Control Segment):
Phần điều khiển gồm 8 trạm mặt đất trong đó có 4 trạm theo dõi (Monitor Station): Diego Garcia, Ascension, Kwajalein và Hawaii; một trạm điều khiển trung tâm (Master Control Station) và 3 trạm hiệu chỉnh số liệu (Upload Station). Lưới trắc địa đặt trên 4 trạm này được xác định bằng phương pháp giao thoa đường đáy dài (VLBI). Trạm trung tâm làm nhiệm vụ tính toán lại tọa độ của các vệ tinh theo số liệu của 4 trạm theo dõi thu được từ vệ tinh. Sau tính toán các số liệu được gửi từ trạm trung tâm tới 3 trạm hiệu chỉnh số liệu và từ đó gửi tiếp tới các vệ tinh. Như vậy trong vòng 1 giờ các vệ tinh đều có một số liệu đã được hiệu chỉnh để phát cho các máy thu.
I.1.2. Phần không gian (Space Segment):
I.1.2.1 Chòm vệ tinh GPS:
Bao gồm 24 vệ tinh bay trên quỹ đạo có độ cao đồng nhất 20 200 km, chu kỳ 12 giờ, phân phối đều trên 6 mặt phẳng quỹ đạo nghiêng với xích đạo một góc 55o. Việc bố trí này nhằm mục đích để tại mỗi thời điểm và mỗi vị trí trên trái đất đều có thể quan sát được 4 vệ tinh.
Mỗi vệ tinh phát 2 tần số sóng mang với tần số cao L1=1575.42 MHz và L2=1227.60 MHz. Loại sóng này phát trên cơ sở dãy số tựa ngẫu nhiên bao gồm các số 0 và 1. Mã này được gọi tên là mã P (Precise). Bên cạnh mã P sóng còn mang đi mã C/A (Clear/Acquisition) trong sóng L1. Mã C/A được phát với 2 tần số 10.23 MHz và 1.023 MHz. Ngoài 2 mã trên vệ tinh còn phát mã phụ có tần số 50 Hz chứa các thông tin về lịch vệ tinh. Các vệ tinh đều được trang bị đồng hồ nguyên tử với độ chính xác cao.
Các vệ tinh NAVSTAR có 2 trạng thái: "hoạt động khỏe" ( Healthy) và "hoạt động không khoẻ ( Unhealthy). Hai trạng thái của vệ tinh này được quyết định do 4 trạm điều khiển mặt đất. Chúng ta có thể sử dụng tín hiệu của các vệ tinh ở cả hai trạng thái "hoạt động khỏe" và "hoạt động không khỏe".
I.1.2.2 Cấu trúc tín hiệu GPS


Link Download bản DOC
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:

 

tinhnani

New Member
Re: [Free] Kỹ thuật đo và xử lý tính toán bình sai kết quả đo GPS

MÌNH CẦN DOWLOAD TÀI LIỆU NÀY MONG BẠN CHỈ GIÚP
 

Các chủ đề có liên quan khác

Top