Đề tài Tìm hiểu về hệ thống định vị toàn cầu GPS

Thị trường đồ điện tử nhanh chóng chào hàng phương thuốc (máy dò Radar) để khắc chế radar, một thị trường tương tự có lẽ tồn tại những thiết bị để khắc chế thiết bị theo dõi vệ tinh. Việc gây trở ngại cho sóng Radio của thiết bị GPS hoặc đầu điện thoại thường sẽ tạo một lựa chọn, hay một thiết bị có thể tìm ra sóng Radio của bảng mạch thu GPS. Tuy nhiên, chặn tín hiệu GPS có thể gây ra nguy hiểm cho các phương tiện trên không năm trong tầm gây nhiễu của thiết bị gây nhiễu.

Bên cạnh việc này, gây nhiễu đường truyền của một máy truyền GPS công nghiệp sẽ chỉ ảnh hưởng công việc tạm thời bởi vì hầu hết chúng sử dụng phương pháp “lưu và tiến” để lưu trữ các điểm đã nhận và truyền chúng lại sau đó. Dung lượng này được đặt trong phương tiện không mất dữ liệu khi chúng tạm thời chưa được sắp xếp do gây nhiễu GPS thường xuyên, tuy nhiên kết quả máy truyền GPS nghĩ đơn giản nó mất tín hiệu của vệ tinh

 

doc39 trang | Chia sẻ: netpro | Ngày: 08/04/2013 | Lượt xem: 10315 | Lượt tải: 124download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đề tài Tìm hiểu về hệ thống định vị toàn cầu GPS, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Nsp (I.5)f Kết hợp các thành phần của vế phải của công thức (I.5) chúng ta biểu diễn dưới dạng: spgs(t) + bp(t) + a(t) = - (f/c).Ssp - j (I.6) - Trong đó: p(t) - Thành phần ảnh hưởng hệ thống pha (t) do máya thu gây ra (chủ yếu là số hiệu chỉnh đồng hồ máy thu) s(t) - Thành phần ảnhb hưởng hệ thống pha (t) do vệ tinh gây ra (chủ yếu là số hiệu chỉnh đồng hồ vệ tinh) sp(t) - Thành phần ảnh hưởng hệ thống pha (t) do cả vệ tinh và máy thug p(to) + Nsp , trong đó tofs(to) - fgây ra không phụ thuộc thời gian (chủ yếu là là thời điểm bắt đầu đo) Công thức (I.6) chính là công thức cơ bản để lập phương trình đo trong kỹ thuật đo tọa độ tương đối GPS. Điều quan trọng nhất là chúng ta phải tổ hợp các trị đo sao cho khử được các thành phần hệ thống p(t), s(t) và p. Thực ra chúng ta có thể nắm bắt tổng quan lại như sau (vì có khá nhiều phần lý thuyết chúng ta có thể lược bỏ) Sử dụng những tin nhắn nhận được từ một tối thiểu của 4 vệ tinh. Một máy thu GPS có thể xác định được vị trí của vệ tinh và thời gian gửi. các thành phần x, y, z của vị trí và thời gian gửi được chỉ rõ bởi [xi,yi,zi,ti] với i là số hiệu của vệ tinh nhận giá trị 1,2,3 hoặc 4. Biết thời gian chỉ định của tin nhắn khi nhận là tri, máy thu GPS có thể tính được thời gian truyền là (tri - ti). Biết được khoảng cách từ máy thu GPS đến vệ tinh và vị trí của vệ tinh chỉ ra là máy thu GPS nằm trên bề mặt của một hình cầu có tâm là các vệ tinh. Vì thế chúng ta có thể xác định được vị trí của máy thu GPS tại điểm giao cắt của 4 hình cầu. Trong trường hợp ko xẩy ra lỗi, máy thu GPS sẽ nằm trên giao điểm của 4 mặt cầu. Bề mặt của 2 mặt cậu nếu chúng giao nhau tại hơn 1 điểm thì giao tuyến sẽ là một hình tròn. Một hình tròn và một mặt cầu trong hầu hết các trường hợp giao nhau tại 2 điểm, mặc dù có thể tưởng tượng được chúng có thể giao nhau tại 1 điểm hoặc tất cả các điểm. Trở lại với lượng giác trong bài toán này. Vị trí chính xác của máy thu là giao điểm của bề mặt của bốn mặt cầu với tâm là 4 vệ tịnh. Hai giao điểm đối xứng với nhau qua mặt phẳng chứa 3 vệ tinh nếu 3 vệ tinh không năm trong một quỹ đạo tương tự, mặt phẳng chứa 3 vệ tinh sẽ không thẳng đứng (đi qua tâm của trái đất). Trong trường hợp này một giao điểm sẽ gần trái đất hơn giao điểm còn lại. Giao điểm gần trái đất sẽ là vị trí chính xác đối với máy thu là phương tiện trên trái đất, giao điểm xa trái đất sẽ là vị trí chính xác với máy thu là phương tiện trong vũ trụ. Các phương pháp định vị Phép định vị tĩnh và định vị động. Hệ GPS có thể được dùng để định vị các vật thể tĩnh tại hoặc các vật thể chuyển động. Mặc dù trị quan trắc là như nhau, nhưng trên thực tế do ăngten tĩnh hoặc động khác nhau nên dãn đến những khác nhau rất lớn. Nếu ăngten cố định chúng ta có thể quan trắc nhiều cự li đến vệ tinh khác nhau, việc làm này cho phép ta có những trị đo dư thừa, giải nghiệm từ nhiều trị đo và nhận được độ chính xác cao của vị trí được xác định. Khi ăngten chuyển động chúng ta chỉ có thể nhận được những chỉ định (Fix) tức thời, (thông thường từ 4 cự ly được quan trắc đồng thời hoặc gần như đồng thời) không có số đo dư thừa. Trong trường hơp định vị tĩnh, chúng ta có thể nhận được hoặc là một kết quả theo thời gian thực, trong đó môĩ trị quan trắc mới đều được sử lý sao cho có thể cải thiện được trị toạ độ vị trí đã được xác định trước đó, hoặc là các trị quan trắc có thể được xử lý sau khi kết thúc công tác ngoài trời.Chúng ta gọi là nghiệm xử lý sau (postprocessed solution). Trong phép định vị động, thường người ta cũng tìm kiếm nghiệm theo thời gian thực, nhưng nghiệm này chỉ bao gồm một vị trí ( Fix ) tại một thời điểm. Một chuỗi các kết quả tại những chỉ định này ( lộ trình rời rạc của phương tiện lưu thông ) có thể được xử lý bằng cách sử dụng một trong số những thủ thuật tiếp cận bằng đường cộng trơn. Phép định vị tương đối. Khi đòi hỏi trị đo có độ chính xác cao, cần phải sử dụng phép định vị tương đối. Trong kiểu đo này, hai ăngten cùng hai máy thu tương ứng được đặt tại hai đầu của cạnh cần quan trắc và phải làm việc đồng thời. Sở dĩ có thể đạt được độ chính xác cao trong kiểu đo này là vì một số sai số tích luỹ trong các cự ly quan trắc thường đồng nhất với nhau hoặc tối thiểu cũng tương tự nhau tại hai đầu của đường đáy. Các sai số này có thể được loại trừ hoặc ít nhất cũng giảm một cách đáng kể khi xác định trị số định vị tương đối. Một kiểu định vị tương đối đặc biệt hấp dẫn, lần đầu tiên được Ben Remondi thuộc Cục Đo đạc trắc địa Mỹ đề xuất, là kiểu định vị tương đối dạng bán động (relative semi kinematic positioning). Ý tưởng của kiểu đo này là sử dụng một máy tĩnh vàmột máy di động lang thang xung quanh. Nếu không xuất hiện trị số trượt chu kỳ trong các máy thu thì có thể liên tục đảm bảo độ chính xác tốt hơn 1 chu kỳ (20 cm) của tín hiệu phase phách sóng mang trong các trị số định vị tương đối giữa máy thu tĩnh và máy thu lang thang. Kiến nghị này có hai ngụ ý: - Các ứng dụng định vị động có thể lợi dụng độ chính xác cao hơn nhiều của số đo sóng mang, thay vì bị hạn chế trong độ chính xác của số đo mã. - Mở ra một phạm vi rộng hơn trong ứng dụng phép định vị GPS: lập tam giác ảnh hàng không không dùng đến những điểm khống chế mặt đất. Phép định vị nhiều máy thu .Độ chính xác của các kết quả đo sẽ được cải thiện một cách đáng kể khi một số máy thu được triển khai dưới dạng một mạng lưới định vị. Nói chung, một mạng lưới luôn có cấu hình mạnh hơn về mặt hình học so với một cạnh đo vì có số đo dư thừa - các cạnh đo trong lưới cần phải thoả mãn những điều kiện được xác định bằng phương pháp hình học. Các trị đo dư thừa được dùng để kiểm soát ảnh hưởng của những sai số khác nhau, bao gồm sai số ngẫu nhiên và sai số hệ thống trong các trị quan trắc. Chúng ta để ý thấy rằng ngay cả khi chỉ có 2 máy thu cũng nên liên kết các cạnh đáy thiết kế thành các mạng lưới, có như thế mới cải thiện được độ chính xác của các trị số định vị. Khi triển khai nhiều máy thu, người ta phải đối đầu với những qui luật khác thường, liên quan đến phần lưới mà trên đó các máy thu đang hoạt động và liên quan đến các giai đoạn quan trắc trên từng trạm riêng biệt. Trong hoàn cảnh như vậy, người ta cần phải đặc biệt chú ý thực hiện tối ưu hoá lịch đo để đạt độ chính xác tốt nhất bằng những công cụ rẻ tiền nhất. Phép định vị động tương đối Nếu cần phải xác định vị trí chuyển động với độ chính xác cao thi các phép định vị điểm mô tả trước đây có thể không đủ sử dụng. Khi đó, cần phải dùng tới khái niệm định vị phân sai (differential) tương đối. ý tưởng chính của phép đo này là dùng một ăngten tĩnh tại làm điểm tham chiếu. Sau đó, máy thu các ăngten tĩnh tại truy cập những vệ tinh giống như những vệ tinh đang được máy thu có ăngten chuyển động truy cập (tốt nhất là truy cập tất cả các vệ tinh nhìn thấy được). Độ chính xác được coi là phụ thuộc vào vị trí của máy tĩnh tại và sự hoạt động của đồng hồ. Sở dĩ có sự khác nhau (tức sai số khép độ dài) giữa những cự li đo tới các vệ tinh và những cự li tính được từ vị trí "biết trước" của máy thu tĩnh tại và đồng hồ và sở dĩ có sự biến đổi trông thấy trong vị trí của máy thu tĩnh tại là do có những biến động tức thời trong thông tin quỹ đạo trong giá trị thời gian trễ do khí quyển và trong hoạt động của đồng hồ. Người ta truyền khoảng lệch vị trí (Position offset) hoặc sai số khép độ dài tới máy thu chuyển động thông qua việc nối thông tin liên lac trong thời gian thực . Kết quả của các nghiên cứu cho tháy rằng người ta nhận được những kết quả tốt hơn và việc bổ sung số liệu chỉnh cũng dễ dàng hơn khi dùng sai số khép độ dài thay cho khoảng lệch vị trí. Số hiệu chỉnh thời gian thực này đã nâng cao độ chính xác và độ tin cậy của phép định vị động. Máy thu tĩnh tại có thể được coi là một vệ tinh giả đặt trên bờ để truyền tín hiệu và thông báo đã được mã hoá bằng cùng một cách giống như những gì đã được truyền qua vệ tinh. Cấu hình hình học GPS và độ chính xác. Độ chính xác định vị điểm bằng GPS phụ thuộc vào hai yếu tố: cấu hình hình học vị trí vệ tinh và độ chính xác đo đạc. Thành phần thông thường của độ chính xác đo đạc GPS là sai số đo dài tương đương của người sử dụng (UERE - User Equivalent Range Error) thể hiện ảnh hưởng tổng hợp của tính thiếu tin cậy của lịch thiên văn, sai số truyền sóng, sai số đồng hồ đo thời gian và nhiễu trong máy thu. ảnh hưởng của cấu hình hình học vệ tinh được thể hiện bằng các suy giảm chính xác DOP (Dilution of Precision) và được tính bằng os = DOP. stỉ số giữa độ chính xác định vị và độ chính xác đo, hoặc:Trong o là độ chính xác của trị số đo (độ tán xạ tiêu chuẩn) s đó là độ chính xács định vị (độ tán xạ tiêu chuẩn trong một trị số tọa độ) DOP là một trị số vô hướng thể hiện tác động của cấu hình hình học đối với độ chính xác của vị trí điểm. Có nhiều trị số DOP khác nhau, tùy thuộc chúng ta quan tâm độ chính xác của một trị số tọa độ riêng biệt hay là tổng hợp của những tọa độ. Các trị số DOP thường dùng nhất là: o là độ chính xác tiêu chuẩn trong caos• VDOP. độ. o là độ chính xác vị trí mặt phẳng 2D.s• HDOP. o là độ chínhs• PDOP. xác vị trí không gian 3D. o là độ chính xác tiêu chuẩn trong thờis• TDOP. gian. os• THDOP. là độ chính xác mặt phẳng và thời gian. o là độs• GDOP. chính xác vị trí không gian 3D và thời gian. Khoảng tin cậy đối với vị trí điểm xác định trên mặt phẳng chính là căn bậc hai tổng bình phương hai trục của elip sai số. Đó chính là HDOP. Nói chung, mỗi DOP đều tương đương với một căn bậc hai của tổng các bình phương của khoảng tin cậy trên các trục tương ứng với những tham số chúng ta quan tâm. Độ suy giảm chính xác.Độ suy giảm chính xác DOP là số đo cường độ hình học của cấu hình phân bố vệ tinh GPS. Bởi vì cấu hình vệ tinh phụ thuộc vào vị trí, cho nên cường độ cấu hình thay đổi theo thời gian khi các vệ tinh chuyển động trên quỹ đạo của chúng từ vị trí này đến vị trí kia. Chúng ta mong muốn trị DOP càng nhỏ càng tốt. Giả thiết độ chính xác trị số đo là 10 m, trị DOP là 5 thì chúng ta có độ chính xác định vị là 50 m. Nếu trị DOP gần bằng đơn vị thì độ chính xác định vị của chúng ta gần bằng độ chính xác trị số đo 10 m (một tình huống may mắn nhất Các nguồn sai số trong quá trình đo phát tín hiệu GPS - Sai số do đồng hồ. Đây là sai số của đồng hồ trên vệ tinh, đồng hồ trên máy thu và sự không đồng bộ của chúng. Đồng hồ trên vệ tinh được trạm điều khiển trên mặt đất theo dõi và do đó nếu phát hiện có sai lệch trạm này sẽ phát tín hiệu chỉ thị thông báo số cải chính cho máy thu GPS biết để sử lý. Để làm giảm ảnh hưởng sai số đồng hồ cả của vệ tinh và máy thu, người ta sử dụng hiệu các trị đo giữa các vệ tinh cũng như giữa các trạm quan sát. Hiệu chỉnh đồng hồ máy thu GPS Phương pháp xác định vị trí đối với trường hợp không xẩy ra lỗi đã được giới thiệu ở mục trên. Một trong những lỗi nguồn quan trọng nhất là đồng hồ máy thu. Bởi vì giá trị rất lớn của tốc độ ánh sáng, C, Khoảng cách ước lượng từ máy thu GPS đến vệ tinh lớn rất dễ gây ra sai hỏng đối với đồng hồ máy thu. Đề xuất sử dụng một đồng hồ vô cùng chính xác và đắt tiền dùng cho công việc của máy thu GPS. Mặt khác yêu cầu sản xuất máy thu GPS với giá rẻ của đa số các nhà sản xuất, giải pháp dựa trên giao điểm các bề mặt cầu giải quyết vấn đề GPS rơi vào tình trạng tiến lui đều khó. Trường hợp giao tuyến của bề mặt của 3 mặt cầu. Khi hình tròn (giao tuyến của 2 mặt cầu đầu tiên) thường khá lớn và mặt cầu thứ 3 cắt hình tròn to này. Chưa chắc bề mặt của mặt cầu tương ứng với tâm là vệ tinh thứ tư sẽ đi qua 2 giao điểm của 3 mặt cầu đầu tiên khi bất kỳ một lỗi đồng hồ có thể gây ra sự sai lệnh của giao điểm. Tuy nhiên khoảng cách từ ước lượng hợp lý vị trí máy thu tới bề mặt của mặt cầu thứ 4 có thể sử dụng để tính toán như một đồng hồ chính xác. Lấy r4 là khoảng cách ước lượng từ vị trí máy thu GPS đến vệ tinh thứ 4 và p4 là khoảng cách từ vệ tinh thứ 4 đến máy thu được tính thông qua 3 vệ tinh còn lại. Gọi da = r4 – p4. Ta nhận thấy da chính là khoảng cách từ vị trí máy thu tới bề mặt của mặt cầu tâm là vệ tính thứ 4, bán kính P4. Vì thế thương số, b = da/C , cung cấp một Ước lượng b = (thời gian chính xác) – ( thời gian trên đồng hồ máy thu) Đồng hồ máy thu sẽ là nhanh nếu b dương, và là chậm nếu b âm - Sai số do quĩ đạo vệ tinh: Chuyển động của vệ tinh trên quĩ đạo không tuân thủ nghiêm ngặt định luật Kepler do có nhiều tác động nhiễu như: Tính không đồng nhất của trọng trường trái đất, ảnh hưởng của sức hút của mặt trăng, mặt trời và của các thiên thể khác, sức cản của khí quyển, áp lực của bức xạ mặt trời,... Vị trí tức thời của vệ tinh chỉ có thể xác định theo mô hình chuyển động được xây dựng trên cơ sở các số liệu quan sát từ các trạm có độ chính xác cao trên mặt đất thuộc đoạn điều khiển của hệ thống GPS và đương nhiên có chứa sai số. Có hai loại ephemerit được xác định từ kết quả hậu sử lý số liệu quan sát cho chính các thời điểm nằm trong khoảng thời gian quan sát và ephemerit được ngoại suy từ các ephemerit nêu trên cho máy ngày tiếp theo, loại ephemerit thứ nhất có độ chính xác ở mức 10 - 50 m, và chỉ được cung cấp khi được Chính phủ Mỹ cho phép, còn loại thứ 2 ở mức 20 -100 m và cho phép khách hàng sử dụng. Sai số vị trí của vệ tinh ảnh hưởng gần như trọn vẹn tới sai số xác định toạ độ của điểm quan trắc đơn riêng biệt, nhưng lại được loại trừ đáng kể trong kết quả định vị tương đối giữa hai điểm. - Sai số do tầng điện ly và tầng đối lưu: Được phát đi từ vệ tinh ở độ cao 20 200 km xuống tới máy thu trên mặt đất, các tín hiệu vô tuyến phải xuyên qua tầng điện ly và tầng đối lưu. Tốc độ lan truyền tín hiệu tăng tỉ lệ thuận với mật độ điện tử tự do trong tầng điện ly và tỉ lệ nghịch với bình phương tần số của tín hiệu. ảnh hưởng của tầng điện ly sẽ được loại trừ đáng kể bằng cách sử dụng hai tần số tải khác nhau. Chính vì thế, để đảm bảo định vị với độ chính xác cao người ta sử dụng các máy thu GPS 2 tần số. Xong khi 2 điểm quan sát ở gần nhau thì ảnh hưởng nhiễu xạ do 2 tần số kết hợp sẽ lớn hơn so với 1 tần số và do vậy nên sử dụng máy thu 1 tần số cho trường hợp định vị ở khoảng cách ngắn. ảnh hưởng của tầng điện ly vào ban đêm sẽ nhỏ hơn tới 5-6 lần so với ban ngày. ảnh hưởng của tầng đối lưu có thể được mô hình hóa theo các yếu tố khí tượng là nhiệt độ, áp suất và độ ẩm. Nó có thể được xem là gần như nhau đối với hai điểm quan sát ở cách nhau không quá vài chục km và vì thế sẽ được loại trừ đáng kể trong hiệu trị đo giữa hai điểm quan sát. Để làm giảm ảnh hưởng của tầng điện ly và tầng đối lưu người ta quy định chỉ quan sát vệ tinh ở độ cao từ 15o trở lên so với mặt phẳng chân trời. Sai số do nhiễu tín hiệu: Ăng ten của máy thu không chỉ thu tín hiệu đi thẳng từ vệ tinh tới mà còn nhận cả các tín hiệu phản xạ từ mặt đất và môi trường xung quanh. Sai số do hiện tượng này gây ra được gọi là sai số do nhiễu xạ của tín hiệu vệ tinh. Để làm giảm sai số này, các nhà chế tạo máy thu không ngừng hoàn thiện cấu tạo của cả máy thu và ăng ten. Tổng hợp ảnh hưởng của các nguồn sai số chủ yếu nêu trên cùng với nguồn sai số phụ khác, khoảng cách từ vệ tinh đến các điểm quan sát phụ khác sẽ có sai số 13 m với xác suất 95%. Nếu xét đến ảnh hưởng của chế độ C/A thì sai số này sẽ là 50 m. Song các giá trị này mới chỉ là sai số của khoảng cách từ mỗi vệ tinh đến điểm quan sát, chứ không phải là sai số của bản thân vị trí điểm quan sát. Do vị trí điểm quan sát được xác định bởi phép giao hội khoảng cách từ các vệ tinh nên độ chính xác của nó phụ thuộc vào các góc giao hội, tức là phụ thuộc vào đồ hình phân bố vệ tinh so với điểm quan sát. để có được sai số vị trí điểm quan sát ta phải đem sai số khoảng cách giao hội nhân với một hệ số lớn hơn 1. Hệ số này đặc trưng cho đồ hình giao hội và được gọi là hệ số phân tán độ chính xác (Dilution of Precision - DOP). Rõ ràng DOP càng nhỏ thì vị trí điểm quan sát được xác định càng chính xác. Hệ số DOP tổng hợp nhất là hệ số phân tán độ chính xác hình học - GDOP, vì nó đặc trưng cho cả ba thành phần tọa độ không gian X, Y, Z và yếu tố thời gian t. Hệ số GDOP từ 2 - 4 được coi là tốt. Thiết bị theo dõi GPS Một thiết bị theo dõi GPS là một thiết bị sử dụng hệ thống định vị toàn cầu để xác định chính xác vị trí của phương tiện, người hoặc các tài sản khác nhờ vào thiết bị gắn kèm bên cạnh ghi lại vị trí của tài sản liên tục theo thời gian. Thông tin vị trí ghi lại được lưu trữ trong thiết bị theo dõi, hoặc nó có lẽ được truyền tới một trung tâm cơ sở dữ liệu, hoặc truy cập internet qua máy vi tính, sử dụng một thiết bị GPRS, hoặc modem vệ tinh nhúng trong thiết bị này. Điều này cho phép vị trí của tài sản được hiển thị lên phông bản đồ khác trong thời gian thực hoặc khi phân tích vết sau đó, sử dụng phần mềm theo yêu cầu của khách hàng. Hệ thống đó không còn mới mẻ; thiết bị radio không chuyên có thể tính toán GPS thời gian thực trong mạng toàn quốc Automatic Packet Reporting System (APRS) từ năm 1982 Thông thường thiết bị theo dõi GPS được xếp vào 3 loại sau - Các thiết bị ghi dữ liệu (Data loggers) Một thiết bị ghi dữ liệu GPS đơn giản ghi lại vị trí của thiết bị tại những khoảng thời gian đều đặn tại bộ nhớ trong của nó. Thiết bị ghi GPS hiện đại có khe cắm thẻ nhớ, hoặc bộ nhớ flash và một cổng ÚB. Một vài loại hoạt động như mộ USB flash driver. Điều này cho phép việc download dữ liệu để phân tích xâu hơn trong máy vi tính. Những loại thiết bị này thường thích hợp để sử dụng bởi các nhà thể thao: Học mang nó theo khi tập luyện thể thao ngoài trời như chạy bộ, leo núi ... Khi họ trở về nhà, họ download dữ liệu vào máy tính, để tính toán độ dài và thời gian của chuyến đi, hoặc lên kế hoạch chuyến đi qua một bản đồ với trợ giúp của phần mềm GIS. Thiết bị GPS cũng là công cụ cần thiết cho khảo sát địa hình. Trong các môn thể thao bay lượn, vận động viên bay qua chu vi hàng trăm kilometres. Thiết bị ghi dữ liệu GPS được sử dụng để xác nhận vận động viên hoàn thành nhiệm vụ và rời khỏi vùng trời đó. Dữ liệu lưu trữ qua hàng giờ đồng hồ trong thiết bị được tài về sau khi chuyến bay hoàn thành và được phân tích bởi máy tính thời điểm bắt đầu, và kết thúc để quyết định vận động viên nhanh nhất. Hầu hết các máy quay kĩ thuật số ghi lại thời điểm một bức ảnh. Cung cấp đồng hồ máy quay là hợp lý và chính xác, thời điểm này có thể tương ứng với thiết bị thu dữ liệu GPS, để cung cấp vị trí chính xác.Thông tin này có thể thêm vào trên bức ảnh và được gọi là chú thích vị trí (geotagging). Trong một vài trường hợp điều tra cá nhân, máy ghi dữ liệu này được sử dụng để lưu vết của phương tiện. Lý do sử dụng thiết bị này là giúp không phải chạy theo những cái đích quá gần và luôn phải lưu lại dữ liệu. - Data pushers (thiết bị đẩy dữ liệu GPS) Đây là loại thiết bị sử dụng trong công nghệ bảo mật, dùng để đưa thông tin về vị trí của thiết bị, tại những khoảng thời gian đều đặn tới một máy chủ để phân tích dữ liệu đó. Những thiết bị này bắt đầu trở nên phổ biến và rẻ hơn khi điện thoại di động ra đời. Giá của một dịch vụ SMS, và kích thước nhở của điện thoại cho phép dể kết hợp các kỹ thuật trên thị trường. Một máy thu GPS và một điện thoại di động đồng hành trong một gói tương tự, vận hành từ pin. Trong những khoảng thời gian đều đặn, điện thoại gửi tin nhắn SMS, chứa dữ liệu từ máy thu GPS. Một vài công ty cung cấp kỹ thuật đẩy dữ liệu, cung cấp cho thiết bị theo dõi GPS tinh vi trong môi trường thương mại, tổ chức đặc biệt cung cấp việc làm cho lực lượng nhân công ngành điện thoại di động, như một tập lợi nhuận. Các ứng dụng của loại này bao gồm: Điều vận lực lượng. Ví dụ , một công ty phân phát hoặc công ty taxi có lẽ đặt thiết bị trong từng phương tiện nhờ đó cho phép nhân viên biết được phương tiện đúng giờ hay muộn, hoặc làm việc có đúng lộ trình hay không. Ứng dụng tương tự cho trao đổi vận chuyển hàng hóa quý giá, cho phép xác định chính xác vị trí của bọn cướp khi xẩy ra cướp hàng hóa. Tìm kiếm phương tiện bị đánh cắp. Chủ của những chiếc xe đắt tiền có thể đặt một thiết bị theo dõi trong nó, và kích hoạt chúng trong trường hợp bị đánh cắp. “Kích hoạt” có nghĩa là một lệnh được đưa tới thiết bị theo dõi, thông qua SMS hoặc bằng cách thức khác, và nó bắt đầu khởi động một thiets bị điều khiển, cho phép người dùng biết tên trộm đang ở đâu. - Data pullers (Thiết bị truy vấn dữ liệu) Đối lập với thiết bị đẩy dữ liệu, cái gửi vị trí của thiết bị tại những khoảng thời gian đều đặn (kỹ thuật đẩy), các thiết bị này luôn luôn và có thể bị hỏi khi bất cứ khi nào được yêu cầu (kỹ thuật truy vấn). Kỹ thuật này không được sử dụng phổ biến, nhưng một vị dũ của loại thiết bị này là một máy tính truy cập Internet và chạy GPSD. Những thiết bị này thường được sử dụng trong trường hợp thông tin về vị trí của thiết bị thu chỉ thỉnh thoảng mới dùng đến ví dụ như trường hợp bị đánh cắp. Thiết bị truy vấn dữ liệu được sử dụng chung bởi nhiều dạng thiết bị chứa một máy thu GPS và một đầu điện thoại, khi gửi một tin nhắn SMS đáp trả tin nhắn chứa vị trí của chúng. - Nguy cơ của thiết bị theo dõi GPS Những thiết bị này cũng có thể kiếm lời từ những thông tin riêng tư của cá nhân. Qua thời gian, tập hợp thông tin có thể hiển thị mô hình vận động điển hình. USA Tại Mỹ, Muốn sử dụng thiết bị theo dõi cần phải có giấy phép và kê khai, nhưng sử dụng bởi một công dân thì không, khi Fourth Amendment không giới hạn hoạt động riêng tư của công dân. Tất nhiên, những luật khác , giống như luật cấm xâm phạm đời tư hay cài đặp thiết bị nghe trộm là nguy cơ bên ngoài của việc sử dụng thiết bị theo dõi GPS bởi công dân lạm dụng thiết bị theo dõi GPS. - Đối phó với thiết bị theo dõi GPS Thị trường đồ điện tử nhanh chóng chào hàng phương thuốc (máy dò Radar) để khắc chế radar, một thị trường tương tự có lẽ tồn tại những thiết bị để khắc chế thiết bị theo dõi vệ tinh. Việc gây trở ngại cho sóng Radio của thiết bị GPS hoặc đầu điện thoại thường sẽ tạo một lựa chọn, hay một thiết bị có thể tìm ra sóng Radio của bảng mạch thu GPS. Tuy nhiên, chặn tín hiệu GPS có thể gây ra nguy hiểm cho các phương tiện trên không năm trong tầm gây nhiễu của thiết bị gây nhiễu. Bên cạnh việc này, gây nhiễu đường truyền của một máy truyền GPS công nghiệp sẽ chỉ ảnh hưởng công việc tạm thời bởi vì hầu hết chúng sử dụng phương pháp “lưu và tiến” để lưu trữ các điểm đã nhận và truyền chúng lại sau đó. Dung lượng này được đặt trong phương tiện không mất dữ liệu khi chúng tạm thời chưa được sắp xếp do gây nhiễu GPS thường xuyên, tuy nhiên kết quả máy truyền GPS nghĩ đơn giản nó mất tín hiệu của vệ tinh Các ứng dụng của GPS - Các ứng dụng trong trắc địa và bản đồ mặt đất: Độ chính xác cao của các trị số đo Phase sóng mang GPS cùng với những thuật toán bình sai xấp xỉ dần cung cấp một công cụ thích hợp cho nhiều nhiệm vụ khác nhau trong công tác trắc địa và bản đồ. Chúng ta có thể chia các ứng dụng này làm 4 loại: - Đo đạc địa chính - Lập lưới khống chế trắc địa. - Theo dõi độ biến dạng cục bộ. - Theo dõi độ biến dạng toàn bộ. Đo đạc địa chính đòi hỏi độ chính xác vị trí tương đối khoảng 10-4. Người ta có thể đạt được độ chính xác này một cách dễ dàng bằng cách quan trắc GPS. Lưới khống chế trắc địa là những lưới trắc địa có độ chính xác cao. Độ chính xác yêu cầu về vị trí tương đối khoảng 5.10-6 đến 1.10-6 ứng với các cự ly 20 - 100 km. Độ chính xác này có thể đạt được bằng cách xử lý sau các trị đo phase sóng mang GPS bằng những phần mềm tiêu chuẩn. Các cấp hạng khống chế thấp hơn (ví dụ lưới đo vẽ bản đồ) có thể cũng được thành lập bằng phương pháp GPS. Việc theo dõi độ biến dạng cục bộ (lún do khai thác mỏ, biến dạng công trình) đòi hỏi độ chính xác 1 mm đến 1 cm trên cự ly tới một vài km. Đối với những ứng dụng này, độ chính xác có thể đạt được nói trên bị hạn chế bởi sự thiếu chắc chắn trong sự biến đổi của các tấm vi mạch trong ăng ten GPS và sự sai lệch về tín hiệu do môi trường phản xạ nơi đặt ăng ten. Hơn thế nữa, khó khăn bị tăng lên do khả năng nhìn thấy vệ tinh bị giới hạn vì hiện tượng bóng tối của tín hiệu trong môi trường công nghiệp tiêu biểu. Việc theo dõi độ biến dạng toàn bộ (hoạt động kiến tạo của địa tầng) đòi hỏi độ chính xác khoảng 10-7 - 10-8 trên cự ly liên lục địa. Sự khác nhau cơ bản giữa việc theo dõi biến dạng toàn bộ so với những ứng dụng đã nói trên là ở chỗ trong trường hợp này cần phải có một mô hình phức tạp về các quỹ đạo vệ tinh GPS, các trị thời trễ khi truyền tín hiệu qua tầng khí quyển và các độ lệch khác. - Các ứng dụng trong giao thông và thông tin trên mặt đất Việc phổ biến rộng rãi phép định vị hàng hải bằng GPS trong giao thông dân dụng hầu như tăng dần dần thay thế các phương pháp truyền thống. Trong việc xác định các hành trình trên mặt đất, một màn hình tự động thể hiện vị trí của phương tiện (được xác định bằng GPS) trên một sơ đồ điện tử có thể sẽ thay thế sự so sánh có tính thủ công các vật thể xung quanh phương tiện với bản đồ truyền thống. ứng dụng này thuộc loại cực kỳ quan trọng đối với các phương tiện thi hành luật pháp, công tác tìm kiếm hoặc cứu hộ.... Việc theo dõi vị trí và sự chuyển động của các phương tiện có thể đạt được nếu các phương tiện này được trang bị những máy phát chuyển tiếp tự động để hỗ trợ máy thu GPS. Vị t

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docTìm hiểu về hệ thống định vị toàn cầu GPS - nguyên lý hoạt động.doc
Tài liệu liên quan