Xây dựng phương pháp hỗ trợ định vị chính xác.pdf

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
LÊ KHẮC THẢO
XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP HỖ TRỢ
ĐỊNH VỊ CHÍNH XÁC
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG
HÀ NỘI – 2014

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
LÊ KHẮC THẢO
XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP HỖ TRỢ
ĐỊNH VỊ CHÍNH XÁC
Chuyên nghành: KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG
Mã đề tài: KTTT11B-95
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG
Người hướng dẫn: TS Hà Duyên Trung
HÀ NỘI – 2014

Xây d tr nh v
ựng phương pháp hỗ ợ đị ị chính xác
LỜI CAM ĐOAN
Trướ ế ử ờ ảm ơn chân thành đế ầ ệ
c h t, tôi xin g i l i c n các th y cô giáo trong vi n
Điệ ử ễn thông, Trường Đạ ọ ội đã tạ ột môi trườ
n t - Vi i H c Bách Khoa Hà N o ra m ng
tốt để tôi học tập và nghiên cứu. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn các thầy cô trong Viện
Đ ạo Sau Đạ ọc, trường Đạ ọ ội đã tạo điề ệ
ào T i H i H c Bách Khoa Hà N u ki n cho các
học viên có điều kiện học tập và nghiên cứu. Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo
TS. Hà Duyên Trung đã quan tâm, tậ ỉ ảo, hướ ẫ ỉ ử ộ
n tình ch b ng d n ch nh s a cho n i
dung c a lu y.
ủ ận văn nà
Tôi xin cam đoan nội dung trong luận văn là công trình tìm hiểu và nghiên
cứu của riêng tôi, ngoài các đoạn trích dẫn và tài liệu tham khảo trong luận văn thì
các ki c là c
ế ứ ứ ểu đượ
n th c mà tôi nghiên c u tìm hi ủ ấ
a riêng tôi. T t cả đều được tôi
th c hi n c n th n và có s ng c ng d n.
ự ệ ẩ ậ ự định hướ ủa giáo viên hướ ẫ
Tôi xin ch u trách nhi m v i nh i dung có trong lu
ị ệ ớ ững nộ ận văn này.
Hà Nội, ngày ….. tháng ….. năm 2014
Tác gi lu
ả ận văn
Lê Kh c Th o
ắ ả

Xây d tr nh v
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt
BTS Base Transceiver Station Tr m thu phát g c
ạ ố
C/A Coarse/Acquired Mã C/A
CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã
COO Cell Of Origin T bào g c
ế ố
CS Control Segment Phân h u khi
ệ điề ển
DCM Direction Cosine Matrix Bi n i cosin tr c ti p
ế đổ ự ế
DGPS Differential Global Possition System Đị ị
nh v GPS vi sai
DME Distance measuring equipment Đài đo cự ly
DSCS
Defense Satellite Communication
System
H th truy
ệ ống phòng thủ ền thông vệ
tinh
DSP Digital Signal Processing X lý tín hi
ử ệu số
GALILEO Định vị toàn cầu của Châu Âu
GLONASS Định vị toàn cầu của Nga
GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ dữ liệu di động dạng gói
GPS Global Positioning Systems Hệ thống định vị toàn cầu
GS Ground System H th t
ệ ống mặt đấ
GSM Global System for Mobile H th ng toàn c u
ệ ống thông tin di độ ầ
IMU Inertial Measurement Unit Hệ cảm nhận quán tính
INS Inertial Navigation System Hệ thống dẫn đường quán tính
MCS Master Control Station Tr u khi n chính
ạm điề ể
LORAN LOng RAnge Navigation H th ng nh v m t
ệ ố đị ị ặt đấ
MEMS MicroElectroMechanical System Công nghệ vi cơ điện tử
MSK Minimum-Shift Keying Khóa dịch cực tiểu
NED North, East, Down Các trục của hệ toạ độ dẫn đường
OCS Operational Control System Hệ thống vận hành
PPS Precise Positionning Service Dịch vụ định vị chính xác
PRN Pseudo Random Code Mã giả ngẫu nhiên
RTCM
Radio Technical Commission for
Bản tin sử dụng trong hàng hải
SV Space Vehicle Vệ tinh trong không gian
US User Segment Phân hệ người dùng
WCDMA Wideband Code Division Multiple
Access
Đa truy cập phân mã băng rộng
WGS-84 World Geodetic System -1984 Hệ thống trắc địa học toàn cầu 1984

Xây d tr nh v
M C L C
Ụ Ụ
L I M U
Ờ Ở ĐẦ ...........................................................................................................1
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN V NG V
Ề CÔNG NGHỆ ĐỊNH VỊ Ử Ụ
S D Ệ
TINH ..................................................................................................................2
1.1 Gi i thi u ..........................................................................................................2
ớ ệ
1.1.1 H th nh v GPS (Global Positioning System)......................................2
ệ ống đị ị
1.1.1.1 Lý thuy n v máy thu GPS ..............................................................2
ết cơ bả ề
1.1.1.2 S phân khu v c trong h ........................................................3
ự ự ệ thống GPS.
1.1.1.3 H th i................................................................................5
ệ ống GPS hiện đạ
1.1.2 H th nh v GALILEO. .........................................................................6
ệ ống đị ị
1.1.2.1 C u trúc c th ng Galileo. ...................................................................7
ấ ủa hệ ố
1.1.2.2 Tín hi i v t b ..................................................................8
ệu Galileo đố ới thiế ị
1.1.3 Tín hi u GPS và GALILEO...........................................................................9
ệ
1.1.3.1 Tín hi ...............................................................................................9
ệu GPS
1.1.3.2 Tín hi u GALILEO...................................................................................11
ệ
1.1.3.3 S a tín hi u GPS và GALILEO......................................12
ự tương thích giữ ệ
1.2 Máy thu GPS/GNSS .......................................................................................14
1.2.1 C u trúc c a máy thu GPS/GNSS................................................................14
ấ ủ
1.2.2 L c và khu i tín hi u cao t n...............................................................15
ọ ếch đạ ệ ầ
1.2.3 Đổ ầ ếch đạ ầ
i t n và khu i trung t n ...................................................................15
1.2.4 S hóa tín hi
ố ệu GPS .....................................................................................16
1.2.5 X lý tín hi .............................................................................17
ử ệu băng cơ sở
1.3 Các ng d ng GPS/GNSS ..............................................................................17
ứ ụ
1.3.1 GPS đố ớ ố
i v i an ninh qu c phòng .................................................................17
1.3.2 GPS đố ớ ề ệ
i v i n n công nghi p ......................................................................18
1.3.3 GPS đố ớ ỏ
i v i khai thác m ............................................................................19
1.3.4 GPS đố ới đo đạc đị ấ
i v a ch t.........................................................................21
1.3.5 GPS đố ớ ẽ ản đồ đáy biể
i v i v b n...................................................................22
1.3.6 GPS đố ớ ẫn đườ
i v i d ng................................................................................24
1.3.7 D cung c p thông tin v v nh v ................................................25
ịch vụ ấ ề ị trí đị ị
1.3.8 GPS v i vi n bi n.....................................................................28
ớ ệc đo địa chấ ể
1.3.9 ng d ng c i vi t nam...................................................................29
Ứ ụ ủa GPS tạ ệ
1.3.10 M t s lo d ng ...........................................30
ộ ố ại máy thu GPS đang được sử ụ
CHƯƠNG II. CÁC PHƯƠNG PHÁP HỖ Ợ ĐỊ Ị
TR NH V ...............................32
2.1 Phương pháp Time of Arrival (TOA).............................................................32
2.2 Phương pháp xác đị ị ự ạ
nh v trí d a vào m ng ....................................................33
2.2.1 Cell-id, Cell Of Origin (COO).....................................................................33
2.2.2 Phương pháp Time Difference Of Arrival (TDOA)....................................35
2.2.3 Phương pháp AOA (Angle Of Arrival) ................................................36

Xây d tr nh v
2.3 Xác đị ị ự ự ế ợp 2 phương pháp trên
nh v trí d a vào s k t h ..................................37
2.3.1 Timing Advance (TA) k t h p Cell-ID .......................................................37
ế ợ
2.3.2 Assisted GPS (A- .................................................................................39
GPS)
2.4So sánh các phương pháp hỗ ợ đị ị
tr nh v ........................................................40
2.5 Phương pháp sử ụ
d ng sóng WiFi....................................................................41
CHƯƠNG III Ự PHƯƠNG PHÁP HỖ Ợ ĐỊ Ị
. XÂY D NG TR NH V CHÍNH
XÁC ..................................................................................................................44
3.1 Gi i thi u ........................................................................................................44
ớ ệ
3.1.1 Đị ị ấ
nh v GPS c p cao....................................................................................45
3.1.2 Nguyên lý Assisted-GNSS cấp cao.......................................................47
3.2 Các giao th n A
ức và chuẩ -GNSS..............................................................52
3.3 Assisted-GPS và dữ liệu hỗ trợ .................................................................52
3.3.1 Mô hình h tr .............................................................................................53
ỗ ợ
3.3.2 Server GNSS tham chi u (GRS)..................................................................54
ế
3.3.3 Server v trí (LS) ..........................................................................................56
ị
3.3.4 ng d ng d a trên v trí (LBA)...................................................................57
Ứ ụ ự ị
3.3.5 D Kh n C p nh n Entity ...................................................................59
ịch Vụ ẩ ấ ắ
3.4. Hệ ố ế ế
th ng thi t k .........................................................................................59
3.4.1 Chu trình ho ng c th ng................................................................59
ạt độ ủa hệ ố
3.4.2 Yêu c u ch a trung tâm x lí .......................................................60
ầ ức năng củ ử
3.4.3. M th ng A-GPS........................................................60
ột số đặc điểm của hệ ố
3.4.3.1 Độ ủa kĩ thuậ ụ ộ ả
chính xác c t A-GPS ph thu c vào kho ng cách ................60
3.4.3.2 Ưu điểm, nhược điể ủ ệ ố
m c a h th ng DGPS...............................................60
3.4.3.3. ng d ng c ..............................................................61
Ứ ụ ủa kĩ thuật đo DGPS
3.4.3.4. i chi ti t toàn b h th ........................................................61
Sơ đồ khố ế ộ ệ ống
3.5. Nghiên c u t p l nh AT, l y thông tin t IP......................................61
ứ ậ ệ ấ ừ địa chỉ
3.5.1 Nghiên c u t p l nh AT...............................................................................61
ứ ậ ệ
3.5.2 Gi i thi u khái quát v t p l nh AT.............................................................61
ớ ệ ề ậ ệ
3.5.3 Các ch ho ng c a module ...............................................................63
ế độ ạt độ ủ
3.5.4 Các phương pháp lấ ừ đị ỉ
y thông tin t a ch IP ...............................................65
3.5.4.1 Định nghĩa.................................................................................................65
3.5.4.2 Đị ỉ IP tĩnh và đị ỉ ộ
a ch a ch IP đ ng.............................................................66
3.5.4.3 Truy c p máy ch b IP ............................................................66
ậ ủ ằng địa chỉ
K T LU N
Ế Ậ .......................................................................................................68
TÀI LI U THAM KH O
Ệ Ả ................................................................................69

Xây d tr nh v
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 V trí c ian m t chi
ị ủ ờ
a ngư i sử ụ
d ng trong không g ộ ều........................3
Hình 1.2. Vị ủ
trí c a ngườ ử ụ
i s d ng trong không gian hai chiều. .......................3
Hình 1.3. Sơ đồ quan hệ giữa ba phần trong hệ thống GPS. .............................4
Hình 1.4. GPS IIR được phóng vào tháng 9 năm 2005. ....................................5
Hình 1.5. Hệ thống định vị toàn cầu Galileo. ....................................................6
Hình 1.6. Vệ tinh trong h nh v
ệ ố ị
th ng đ ị Galileo. .............................................6
Hì c
nh 1.7. Sơ đồ ấu trúc củ ệ ố
a h th ng Galileo. .................................................7
Hình 1.8. Phổ tín hiệu GPS................................................................................9
Hì t
nh 1.9. Sơ đồ ạo mã C/A.............................................................................11
Hình 1.10. Phổ tín hiệu Galileo........................................................................11
Hình 1.11. Băng tần GPS/GALILEO...............................................................13
Hình 1.12. Sơ đồ nguyên lý máy thu GPS.......................................................14
Hình 1.13. GPS với nền công nghiệp thực tiễn................................................19
Hình 1.14. GPS đố ớ ệ ỏ
i v i vi c khai thác m .......................................................20
Hình 1.15. GPS với khai thác đị ấ
a ch t.............................................................21
Hình 1.16. GPS đố ớ ệ ạ ị ấ
i v i vi c đo đ c đ a ch t ...................................................22
Hình 1.17. GPS đố ớ ệ ẽ ả ồ ể
i v i vi c v b n đ đáy bi n.............................................23
Hình 1.18. GPS với dẫ ờ
n đư ng........................................................................25
Hình 1.19. Hệ ố
th ng dịch vụ LBS....................................................................27
Hình 1.20. GPS với việ ạ ị
c đo đ c đ a chấn biển ................................................28
Hình 1.21. Mộ ố ạ
t s lo i máy thu GPS...............................................................31
Hình 2.1. Sử dụng 3 trạm BTS (Base Transceiver Station).............................32
Hình 2.2. Phương pháp trilateration.................................................................33
Hình 2.3. Phương pháp COO...........................................................................34
Hình 2.4. Quá trình th ng Cell
ực hi nh v
ệ ị
n đ ị ử ụ
s d -ID...................................35
Hình 2.5. Minh họa phương pháp TDOA........................................................36
Hình 2.6. Minh họa phương pháp AOA ..........................................................37

Xây d tr nh v
Hình 2.7. Minh họa phương pháp TA..............................................................38
Hình 2.8. TA kết h u (signal st
ợp v nh c
ớ ộ ạ
i đ m ủa tín hiệ rength) ...................39
Hình 2.9. Kiến trúc 1 hệ ố
th ng A-GPS ............................................................40
Hình 2.10. Độ chính xác của các phương pháp hỗ trợ đị ị
nh v ........................41
Hình 2.11. Các phương pháp đị ị ử ụ
nh v s d ng sóng wifi :...............................42
Hình 2.12. Cư n đư
ờ ộ ệ ậ
ng đ tín hi u nh ợc (RSSI) của sóng wifi......................43
Hình 3.1. Cấu trúc b n tin NAV
ả ......................................................................46
Hình 3.2. Phương pháp đị ị
nh v trilateration ....................................................47
Hình 3.3. Một kiến trúc hỗ trợ định vị A-GNSS đơn giản ..............................49
Hình 3.4. Một quá trình gửi – nhận bản tin hỗ trợ đị ị
nh v ...............................49
Hình 3.5. Kiến trúc tổng thể ệ
h th GPS
ống A- .................................................53
Hình 3.6. Kiến trúc GRS..................................................................................55
Hình 3.7. Luồng bản tin A-GPS.......................................................................56
Hì -
nh 3.8. Sơ đồ khối hệ thống A GPS.............................................................60
Hì h
nh 3.9. Sơ đồ khối chi tiết toàn bộ ệ thống ................................................61
Hình 3.10. Chuyển từ ế độ ạ ộ ề ế độ ỉ
ch ho t đ ng v ch ngh ..................................63
Chế độ hoạ ộ ờ
t đ ng bình thư ng.........................................................................63
Hình 3.11. Đưa module về ạ
tr ng thái ho ng
ạ ộ
t đ ..............................................63
Khởi tạo cấ ặ
u hình m c định cho modem .........................................................63
Hình 3.12. Kh i t
ở ạo cấu hình mặ ị
c đ nh cho module sim548C........................64
Hình 3.13. Kh i t
ở ạo module sim548C .............................................................64
Hình 3.14. Thiết lập k t n i gi
ế ố ữa module sim548C và GPRS TCP Server.....65
Hình 3.15. Truyền nhận dữ liệu giữa module sim548C và GPRS Server.......65
Hình 3.16. H y k t n i gi a sim548C và GPRS Server
ủ ế ố ữ ..................................65
Hình 3.17. Truy cập máy chủ từ máy tính cá nhân..........................................66

Xây d tr nh v
DANH MỤ Ả
C B NG BIỂU
Bảng 1.1 Ứng d u Galileo.
ụng c a tín hi
ủ ệ ...........................................................9
Bảng 1.2. Chu n GPS/ Galileo.
ẩ ........................................................................14
Bảng 1.3 Các lo i máy thu GPS
ạ .......................................................................31
Bảng 2.1. Bảng các giá trị của TA ...................................................................38
Bả ộ
ng 2.2. Đ chính xác các phương pháp hỗ ợ đị ị
tr h v ...................................40
Bảng 3.1. Danh sách các lo i d u A
ạ ữ ệ
li -GNSS hỗ ợ
tr .....................................50

Xây d tr nh v
1
LỜI MỞ ĐẦU
Từ thời xa xưa, con người đã sử dụng thiên văn, la bàn và bản đồ để xác định vị
trí và tìm đường trong các chuyến thám hiểm khai phá các miền đất lạ. Tuy nhiên phải
đến năm 1995, khi các hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu GPS của Mỹ và GLONASS
của Nga chính thức đi vào hoạt động, nhu cầu định vị dẫn đường mới được giải quyết
một cách cơ bản. Ngoài mục tiêu quân sự như ý tưởng thiết kế ban đầu, các hệ thống
vệ tinh định vị đã được ứng dụng rộng rãi và hiệu quả trong nhiều lĩnh vực dân sự.
Ngày nay, công nghệ định vị toàn cầu ) được ứng dụng ở nhiều lĩnh vực
(GPS
của đời sống xã hội như: Hệ thống dẫn đường trên ô tô, điện thoại, các thiết bị hỗ trợ
cá nhân cầm tay....Sự xuất hiện của công nghệ này được xem là một cuộc cách mạng
với nền khoa học kỹ thuật thế giới. Công nghệ định vị toàn cầu đã trở thành một
ngành công nghiệp có doanh số hàng chục tỷ USD/năm và đang được phát triển mạnh
mẽ, đáp ứng phần nào nhu cầu ngày càng cao của con người.
Trong lu này em xin trình bày v : “ Xây d
ận văn ề ựng phương pháp hỗ ợ
tr
đị ị ận văn được chia thành 3 chương :
nh v chính xác”. Lu
Chương I: Tổ ề ệ đị ị ử ụ ệ
ng quan v công ngh nh v s d ng v tinh.
Chương II: Các phương pháp hỗ ợ đị ị
tr nh v .
Chương III: Xây dựng phương pháp hỗ ợ đị ị
tr nh v chính xác.
N gi h th thu
ội dung luận văn ới thiệu tổng quan về ệ ống định vị, các kỹ ật hỗ
tr c thu ng
ợ định vị so sánh độ chính xác ủa các phương pháp kỹ ật từ đó xây dự
phương pháp hỗ ợ đị ị
tr nh v chính xác.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Hà Duyên Trung đã tận tình hướng
dẫn, chỉ bảo, động viên em trong thời gian em làm luận văn này.
Em xin cả ấ
m ơn t t c t
ả ầ
các th y cô giáo Vi
trong khoa Điện Tử ễn Thông đã nhiệ
tình dạy d p cho em nh
ỗ ấ
cung c ững kiến thức quý báu giúp em hoàn thành luận văn
này.
Trong th i gian th n lu , m c dù có nhi u c do ki
ờ ực hiệ ận văn ặ ề ố ắng nhưng
g ến
th th ng
ức và kinh nghiệm còn nhiều hạn chế, luận văn này không ể tránh khỏi nhữ
thi b
ếu sót. Kính mong các thầy cô giáo trong khoa cùng các bạn tận tình chỉ ảo và
góp ý ki lu c hoàn thi
ến để ận văn đượ ện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội , Ngày .......tháng.......năm 2014
Sinh viên th c hi n
ự ệ
Lê Kh o
ắc Thả

Xây d tr nh v
2
CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ĐỊNH VỊ SỬ DỤNG
I.
VỆ TINH
1.1 Gi i thi u
ớ ệ
Việ ị
c đ nh vị và dẫn đường dựa vào vệ tinh đã bắt đầu vào năm 1970. Hệ
th v th
ống định vị ệ tinh toàn cầu là một hệ ống vệ tinh xác định vị trí địa lý của
ngườ ử ụ ở ấ ỳ nơi nào trên trái đấ ộ ệ ống đị ị ệ ầ
i s d ng b t k t. M t h th nh v v tinh toàn c u
là m t máy thu n t có kh trí c i s ng bao
ộ điệ ừ ỏ
nh ả năng tính toán được vị ủa ngườ ử ụ
d
gồm: Kinh độ, vĩ độ và độ cao so với mặ ớ
t nư c biển. Nguyên tắ ể
c đ đo được các
thông s v ng th i gian t u truy tinh.
ố ị trí này là đo khoả ờ ín hiệ ền từ các vệ
Hi h th v gi
ện nay, có một số ệ ống định vị ệ tinh toàn cầu khác nhau trên thế ới
là United States NAVSTAR (NAVstar System with Timing and Ranging), hệ ố
th ng
đị ị ệ ống đị ị ở ệ ống đị ị
nh v GPS, h th nh v Nga (GLONASS), h th nh v Châu Âu
(GALILEO), h ng d ng c a Trung Qu c (Beidou), h ng d
ệ ố
th ẫn đườ ủ ố ệ ố
th ẫn đường
c (IRNSS), Nh t B n (QZSS).
ủa Ấn Độ ậ ả
1.1.1 H GPS (Global Positioning System).
ệ thống định vị
Chương trình GPS được tán thành vào năm 1973, chương trình được phát
tri qu
ển bởi bộ ốc phòng của Mỹ (DoD). Vệ tinh đầu tiên được phóng vào năm
1978. Tháng 8 năm 1993, GPS gồ ệ ỹ đạo và đến tháng 12 năm
m 24 v tinh trong qu
đó, năng lự ạ ộng ban đầu đượ ậ ệ ố ồ ệ
c ho t đ c thành l p. H th ng GPS ngày nay g m 29 v
tinh trong quỹ đạo chuyển độ ặ ục đíc ủ ứ ụ
ng. M c dù m h chính c a GPS là các ng d ng
quân s ng d ng c ng ra các thi t b
ự, nhưng ngày nay ứ ụ ủa GPS đã được mở ộ
r ế ị đời
s ng h ng ngày. Các ng d ng ch y nh v 3D, tính toán th và
ố ằ ứ ụ ủ ếu là đị ị ời gian, biên độ
t i
ố ộ
c đ cho các công việc như khảo sát, bản đồ, xây dựng và các ứng dụng trong đờ
s vi
ống hằng ngày như định vị hàng không, định vị dưới đại dương và định vị ễn
thông….Dưới đây là phầ ả ậ ề ệ ố
n th o lu n v h th ng GPS.
1.1.1.1 Lý thuy máy thu GPS
ết cơ bản về
Để ểu đượ ế ể ịnh đượ ị ủ
hi c làm th nào mà máy thu GPS có th xác đ c v trí c a
nó, chúng ta s xem ví d
ẽ ụ dưới đây:
Đầ ẽ ắt đầ ớ ộ
u tiên, chúng ta s b u v i m t ví d i có v
ụ đơn giả ột ngườ
n, m ị trí trên
trục X và đượ ịnh nghĩa là U. Nếu như vị
c đ trí của vệ tinh là S1 và khoảng của nó
so v tinh là x1 v hai phía thì v i này có th bên trái hay bên
ới vệ ề ả
c ị ủa ngườ
trí c ể ở
phải của S1. Do đó, đ i xác đ
ể ịnh đượ ị ủa ngườ ầ ả
xác đ c v trí c i này ta c n ph ịnh được
x2 là kho i này v i v c yêu c u.
ảng cách của ngườ ớ ệ tinh khác đượ ầ

Xây d tr nh v
3
Hì 1.1 V trí c i s d ng trong không gian m
nh ị ủa ngườ ử ụ ột chiều.
M i
ột ví dụ khác với không gian hai chiều, để xác định được vị trí của ngườ
đó cầ ả ệ ảng cách đượ ầ
n ph i có ba v tinh và ba kho c yêu c u.
Hì 1.2 i s d ng trong không gian hai chi
nh . Vị trí của ngườ ử ụ ều.
Hình 1. u, hình
2 đã chỉ ra vị trí của người đó trong không gian hai chiề ở
1.2.a, hai v tinh (S1,S2) và hai kho
ệ ảng cách (x1,x2) đưa ra hai đáp án vì hai vòng
tròn này giao nhau t tinh th ba S3 cùng v i kho ng cách x3
ại hai điểm. Do đó, vệ ứ ớ ả
s 1.
ẽ xác định được chính xác vị trí của người đó. Hình 2.b chỉ ra vị trí chính xác của
U.
Từ hai ví dụ trên đây, ta có thể thấy dễ dàng để có thể hiểu được trường hợp
không gian ba chi u thì vi a U s ng h
ề ệ ị
c xác đ nh v trí c
ị ủ ẽ như thế nào. Trong trườ ợp
đó, ta cầ ệ ớ ả ch tương ứng và khi đó hình biể ễ ẽ
n 4 v tinh cùng v i 4 kho ng cá u di n s là
m c c
ột quả ầu trong không gian ba chiều. Hai quả ầu sẽ giao nhau tạo thành một
đường tròn. Hình tròn đó giao quả ầ ại hai điể ống như trườ ợ
c u khác t m, gi ng h p
không gian hai chi nh chính xác v trí c a U thì c
ều. Cuối cùng để ị
xác đ ị ủ ần hơn một
vệ tinh nữa. Do vậy, trong không gian ba chiều, GPS cần ít nhất 4 vệ tinh để xác
đị ị ủ ột ngườ
nh v trí c a m i.
1.1.1.2 S c trong h th
ự phân khu vự ệ ống GPS.
H th ng GPS g m 3 ph n: Ph n không gian (Space Segments), ph u
ệ ố ồ ầ ầ ần điề
khi n (Control Segments), ph i s d ng (User Segments).
ể ần ngườ ử ụ

Xây d tr nh v
4
Hì 1.3 quan h gi a ba ph trong h th
nh . Sơ đồ ệ ữ ần ệ ống GPS.
Space Segments: L1
Có chức năng là mang xung đồng hồ và tín hiệu tần số
(1575.42 MHz) bao gồm mã C/A (Coarse Acquisition) và mã P(Y). Các vệ tinh
cũng mang tín hiệ ầ ố ứ
u t n s L2 (1227.60 MHz) ch a mã P(Y).
Phần không gian của GPS bao gồm 24 vệ tinh nhân tạo (được gọi là satellite
vehicle-SV, tính đến thời điểm 1995). Quỹ đạo chuyển động của vệ tinh nhân tạo
xung quanh trái đất là quỹ đạo tròn, 24 vệ tinh nhân tạo chuyển động trong 6 mặt
phẳng quỹ đạo. Mặt phẳng quỹ đạo vệ tinh GPS nghiêng so với mặt phẳng xích đạo
một góc 55 độ. Hình minh họa chuyển động của vệ tinh GPS xung quanh trái đất.
4
Từ khi phóng vệ tinh GPS đầu tiên được phóng vào năm 1978, đến nay đã có
bốn thế hệ vệ tinh khác nhau. Thế hệ đầu tiên là vệ tinh Block I, thế hệ thứ hai là
Block II, thế hệ thứ ba là Block IIA và thế hệ gần đây nhất là Block IIR. Thế hệ cuối
của vệ tinh Block IIR được gọi là Block IIR M. Những vệ tinh thế hệ sau được trang
-
bị thiết bị hiện đại hơn, có độ tin cậy cao hơn, thời gian hoạt động lâu hơn. Vệ tinh thế
hệ đầu Block I được cho trong Hình . Vệ tinh đầu tiên của thế hệ mới Block
1.4
IIR- c cho trong Hình 1.4.
M1 (mới được phóng vào tháng 12 năm 2005) đượ

Xây d tr nh v
5
Hì 1.4
nh . GPS IIR được phóng vào tháng 9 năm 2005.
Control Segments: G v
ồm có 4 trạm thu tín hiệu phát đi từ ệ tinh (Monitor
Station) và m m ch phát tín hi u lên v tinh. B n tr
ột trạ ủ (Master Control) để ệ ệ ố ạm thu
đượ ặ ở ịa điể ắ ế ớ ột đượ ặ ại đả
c đ t các đ m khác nhau trên kh p th gi i: M c đ t t o Hawaii,
một trên đảo Kwajalein (Thái Bình Dương); một đượ ặt trên đả
c đ o Diego Garcia
( t tr
Ấn Độ Dương) và mộ ạm được đặt ở đảo Ascension (Đại Tây Dương).
Tr t
ạm chủ đượ ặ
c đ t tại trại Falcon của Không Lực Hoa Kỳ ại Bang Colorado. Bốn
tr qu
ạm thu tín hiệu có nhiệm vụ thu tín hiệu chứa thông tin về ỹ đạo và thời gian từ
v s hi nh
ệ tinh gửi về sau đó gửi nhưng thông tin này cho trạm chủ. Trạm chủ ẽ ệu chỉ
những thông tin nhận được và gửi lại những thông tin đã được hiệu chỉnh lên vệ
tinh để điề ỉ ỹ đạo bay và đồ ộ ờ ệ ớ
u ch nh qu ng b th i gian cho các v tinh cùng v i thông
tin v s ng truy n.
ề ự suy hao đườ ề
User Segments: i cùng trong h th ng GPS. Vì tín hi
Đây là thành phần cuố ệ ố ệu
t v
ừ ệ tinh GPS được phát quảng bá trên toàn bộ trái đất nên số lượng máy thu GPS
là không gi i h n. Ph i s ng s thu các tín hi u mang thông tin v
ớ ạ ần ngườ ử ụ
d ẽ ệ ề ự
c ly,
th truy
ời gian, trễ ền sóng được phát xuống từ 4 vệ tinh để xác định vị trí cũng như
t c
ốc độ ủa mình.
1.1.1.3 H th i.
ệ ống GPS hiệ ạ
n đ
Để ụ ụ ự tăng lên củ ầu ngườ ử ụ ậ ầ
ph c v s a nhu c i s d ng trong hai th p niên g n
đây cùng vớ ự ể ủ ệ ống đị ị ệ tinh khác đặ ệ
i s phát tri n c a các h th nh v v c bi t là
GALILEO, chính quy n M o ra m t s i thi n công su t làm vi
ề ỹ đã tạ ộ ự ả
c ệ ấ ệc của hệ
th H th
ống GPS. ệ ống GPS hiện đại bao gồm tín hiệu thường, L5 (1176.45 MHz)
với mục đích là an toàn cuộc sống cho các thiết bị đời sống hằng ngày. Có thêm hai
tín hi u trong h ng GPS hi
ệ ệ ố
th ện đại là L3 (1381.05 MHz) được sử ụng để
d phòng
chố ự ồ ạ ệu L4 (1379.45 MHz) dùng để ệ ỉ ộ
ng s bùng n h t nhân và tín hi hi u ch nh thu c
v t n ly.
ề ầng điệ

Xây d tr nh v
6
1.1.2 H GALILEO.
ệ thống định vị
Vào năm 1998, cơ quan vũ trụ châu âu European Space Agency (ESA) và
liên hi nh nghiên c u m t h
ệp châu âu European Commission đã quết đị ứ ộ ệ ống đị
th nh
v v t th
ị ệ inh riêng cho khu vực châu âu. Cũng giống như các hệ ống GNSS khác,
GALILEO cũng gồ ầ
m 3 thành ph n chính là:
-Tr m không gian (Space Segment).
ạ
- u khi n (Control Segment).
Trung tâm điề ể
-Máy thu (User Reciever).
Tr tinh
ạm không gian bao gồm 30 vệ tinh với 27 vệ tinh hoạt động và 3 vệ
đả ả ự ố ệ ẽ ể ớ ỹ đạ
m b o khi có s c . Các v tinh s di chuy n v i qu o tròn có góc nghiêng
56o
. Th t 1 qu o c a 1 v tinh là 14 gi .
ời gian đi hế ỹ đạ ủ ệ ờ
Hì 1.5 th toàn c u Galileo.
nh . Hệ ống định vị ầ
Hì 1.6 tinh trong h th Galileo.
nh . Vệ ệ ống định vị
Với giới hạn củ ề
a đ tài, chúng ta chỉ đi sâu vào L1 OS signal (OS là giành
cho thi t b ). Tín hi c mong ch là s m b chính xác
ế ị ở
m ệu L1 OS đượ ờ ẽ đả ảo đượ ộ
c đ
theo chi u th chính xác v
ều ngang là hơn 15m và chiề ẳng đứng là 35m, độ ề ậ
v n tốc

Xây d tr nh v
7
là t chính xác v i gian là t i v i m t máy
ốt hơn 50cm/s và độ ề ờ
th ốt hơn 100ns. Đố ớ ộ
thu t chính xác v
ần số kép thì độ ề ại lượng trên tương ứ
các đ ng là: 7m, 15m,
20cm/s, 100ns.
T d i t
ất cả các vệ tinh Galileo đều sử ụng một dả ần số khác nhau và đều sử
d s
ụng công nghệ CDMA. Tín hiệu trải phổ ẽ được truyền bao gồm các mã sắp xếp
khác nhau trên m i tín hi u, m n s và m i v tinh. T t c các tín hi
ỗ ệ ỗi tầ ố ỗ ệ ấ ả ệu đều được
truy n phía s phân c c tròn bên ph i.
ề ở ự ự ả
Tín hi c truy n s f1=1575.42 MHz. Tín hi u g m 3 kênh
ệu L1 OS đượ ề ở ầ
n t ố ệ ồ
g -
ọi là A, B và C. L1 A giống với L1 PRS (PRS giành cho các thiết bị điều hòa công
c ng
ộng), là một tín hiệu truy cập giới hạn. Các ranging code và thông tin dẫn đườ
đượ ể ậ ệ ữ ệ ệ ữ ệ ự
c chuy n thành m t mã. Tín hi u d li u là B và tín hi
L1- u d li u t -C.
do L1
M li
ột tín hiệu dữ ệu tự do cũng được gọi là tín hiệu hoa tiêu, nó chỉ được tạo bởi
ranging code, không được điề ế ở ộ ữ ệ ẫn đườ
u ch b i m t dòng d li u d ng.
Tín hi u L1 OS có chi u dài mã là 4092 v t t chip là 1.023 MH
ệ ề ới mộ ố ộ
c đ z,
đưa ra mộ ố ộ ặ ạ
t t c đ l p l i là 4ms.
1.1.2.1 C a h th ng Galileo.
ấu trúc củ ệ ố
Hì 1.7 c a h th
nh . Sơ đồ ấu trúc củ ệ ống Galileo.
H th ng bao g
ệ ố ồm:
-GCS: Galileo Control System.
-GMS: Galileo Mission System.
-GCC: Galileo Control Center.
-TT&C: Telemetry, Tracking and Command Station.

Xây d tr nh v
8
-GSS: Galileo Sensor Station.
-ULS: Uplink Station.
Các dị ụ ấ ở
ch v cung c p b i GALILEO:
Open Service (OS): mi n phí, có m ng l ng d
ễ ột lượ ớn các ứ ụng, phương pháp
đị ị đơn giả
nh v n.
Safely of Life (SoL): dành ch ng d ng mang tính ch t nghiên c u, v
o các ứ ụ ấ ứ ới
tín hi u nguyên vi n và xác th
ệ ệ ực.
Commercial Service (CS): ph ng d ng hàng h i, hàng không,
ục vụ ứ
cho các ụ ả
giao thông m m b c mã hóa.
ặt đất với chất lượng đả ảo, có độ chính xác và đượ
Public Regulated Service (PRS): tín hi c hi u ch nh l i cho ch
ệu đã đượ ệ ỉ ạ ất
lượ ốt hơn, tính sẵ ử ụ ờng đượ ị ụ ủ
ng t n sàng s d ng cao thư c dùng cho các d ch v c a
chính ph .
ủ
Support to Search and Rescue service (SAR): nhằm s ng cho các d ch v
ử ụ
d ị ụ
m ng tính ch o, g n v i th i gian th c, chính xác và có th n h i.
ạ ất nhân đạ ầ ớ ờ ự ể phả ồ
1.1.2.2 Tín hi i v t b
ệu Galileo đố ới thiế ị.
M truy ng
ỗi một vệ tinh GALILEO sẽ ền liên tục các tín hiệu vi ba dẫn đườ
băng L. Tín hiệu Galileo được chia làm 4 băng tần: E1 (1575.75 MHz), E6 (1278.75
MHz), E5a (1176.45 MHz), E5b (1207.14 MHz) k t h i E5 (1191.795 MHz).
ế ợp vớ
Tần số được nêu trên được gọi là tần số trung tâm trong mỗi băng tần. Tín
hiệu Galileo được cung cấp cho các thiết bị ở các vùng nội thành khoảng 95%,
trong khi đó tín hiệ ấ ứ ụ ủ ệ
u GPS thì cung c p có 55%. Các ng d ng c a tín hi u Galileo
đượ ệt kê dướ ả
c li i b ng sau:

Xây d tr nh v
9
B ng 1.1 a tín hi u Galileo.
ả Ứng dụng củ ệ
Tên tín hi u
ệ Ứ ụ ủ ệ
ng d ng c a tín hi u
E1 Các thi t b i, thi t b m và thi t b i
ế ị thương mạ ế ị ở ế ị an toàn trong đờ
s ng
ố
E6 Các thi t b i
ế ị thương mạ
E5a Các thi t b m
ế ị ở
E5b Các thi t b i, thi t b m và thi t b i
ế ị thương mạ ế ị ở ế ị an toàn trong đờ
s ng
ố
M th th ng
ặc dù hệ ống Galileo đã đem lại những mặt tốt quan trọng hơn hệ ố
GPS nhưng sự ồ ạ ủ ệ tinh độ ậ ộ ệ ống đị ị
t n t i c a các v c l p thu c hai h th nh v GPS và
Galileo đều đóng vai trò hế ứ ọ ấn đề an ninh. Do đó, thiế ế
t s c quan tr ng trong v t k
m k
ột máy thu là sự ết hợp của GPS và Galileo là mối quan tâm trọng điểm trong hệ
thống GNSS để cho ra đời loại máy thu có khả năng định vị nhanh và chính xác
hơn.
1.1.3 u GPS và GALILEO
Tín hiệ
1.1.3.1 u GPS
Tín hiệ
Tín hi c truy 2 t
ệu GPS đượ ề ở
n ần s n s
ố trên băng UHF từ ầ
t ố ả
cơ b n
fo=10,23 MHz. Hai t n s n tín hi u c a GPS là L1=154fo=1575,42 MHz và
ầ ố ề
truy ệ ủ
L2=120f0=1227.60 MHz.
Hì 1.8. Ph u GPS
nh ổ tín hiệ
Tín hi m 3 thành ph n là: d nh v , sóng mang và mã tr
ệu GPS gồ ầ ữ ệu đị
li ị ải
ph :
ổ
• D li v
ữ ệu định vị: chứa các thông tin về ệ tinh, thông tin này được chuyển
t tinh khác nh tr u khi n m t.
ới các vệ ờ ạm điề ể ở ặt đấ
• Mã trả ổ ả ộ ổ ủ ệ ửi đi (làm cho tín hiệu trông như
i ph : tr i r ng ph c a tín hi u g
nhi u,
ễ có tác dụ ả ậ ố ễ ỗ ệ ệ ố
ng b o m t và ch ng nhi u). M i v tinh trong h th ng GPS có 2
mã tr i ph khác nhau: C/A code và P code. C/A code là 1 chu m 1023 chip,
ả ổ ỗi gồ
với tố ộ
c đ 1,023 MHz. P code dài hơn, xấp xỉ chip, v i t
ớ ố ộ ấ
c đ g p 10

Xây d tr nh v
10
lần C/A code. C/A code chỉ được điều chế trên tín hiệu L1 còn P code được điều
chế ả
trên c L1 và L2.
• Sóng mang: s d ng t n s d li nh v (sau khi nhân
ử ụ ầ ố L1 và L2 điều chế ữ ệu đị ị
v i mã tr i ph ) và truy
ớ ả ổ ền đi.
Quy trình t o tín hi u:
ạ ệ
• B gi i h n (limiter): nh tín hi hi nhân v i mã P(Y) và C/A.
ộ ớ ạ ổn đị ệu trước k ớ
• B t o d li u (Data generator): t li nh v .
ộ ạ ữ ệ ạo dữ ệu đị ị
• Các bộ ạ ạ
t o mã (Code generators): t o các mã P(Y) và C/A.
D li ng module v i 2 mã P(Y) và C/A.
ữ ệu định vị (data) được cộ ớ
Tín hiệu C/A code xor data và P(Y) code xor data được đưa vào 2 bộ điều
chế ị ử ụ ầ ố L1 nhưng lệ
pha nh phân, s d ng t n s ch pha 90o
. Sau khi thành ph n tín
ầ
hiệu chứa mã P(Y) được giảm biên độ đi 3dB, 2 thành phần tín hiệu sau điều chế
đượ ộ ới nhau để thu đượ ệ
c c ng v c tín hi u L1.
d ng ph i th a mãn 2 tính ch t quan tr ng:
Mã C/A được sử ụ ả ỏ ấ ọ
• G tinh khác.
ần như không tương quan chéo với mã C/A của các vệ
• G ng h tr b
ần như không tự tương quan (trừ trườ ợp độ ễ ằng 0).
o mã C/A:
Phương pháp tạ
- ng
Các chuỗi nhị phân giả ẫu nhiên (PRN) của mã C/A đều được tạo bởi bộ
ghi d i t ng h
ịch hồ iếp 10 bit (Feed back Shift Register). Xung đồ ồ ợc đưa vào bộ
đư
ghi d bit th t và n i dung c y ra bit th c tính
ịch ở ứ ấ
nh ộ ủa mã C/A được lấ ở ứ 10. Đặ
riêng c i ti p ph n thông tin vào t i bit 1. V
ủa bộ ị
ghi d ch hồ ế ụ ộ
thu c vào cách nhậ ạ ệ
tinh GPS s d ng b ghi d ch h i ti p lo i Tap (Tapped Feedback Shift Register).
ử ụ ộ ị ồ ế ạ
- Hoạt động của bộ ghi dịch hồi tiếp loại Tap mô tả như sau: Mã C/A được
tạo bằng hai bộ ghi dịch hồi tiếp loại Tap 10 bit, bộ G1 có đa thức 1+ + và G2
có đa thức1+ + + + li hi n
. Phương pháp lấy dữ ệu ra được thể ệ
trong hình 2.1 là t o mã C/A cho v tinh có mã nhi u gi u nhiên PRN1. Th
ạ ệ ễ ả ẫ
ng ực
chất phương pháp này làm trễ ằ
mã PRN b ng cách ch n các c
ọ ặp đầu ra (Tap) khác
nhau. Nhi u c p tr o ra m
ề ặ ị ố Tap khác nhau được dung để ạ
s t ột bộ đầy đủ ồ
g m 32
mã nhi u gi ng
ễ ả ẫu nhiên.

Xây d tr nh v
11
Hì 1.9 t o mã C/A.
nh . Sơ đồ ạ
1.1.3.2 u GALILEO
Tín hiệ
Tín hi t k c ph t s m c a tín hi
ệu Galileo được thiế ế để ắ
kh ục mộ ố nhượ ể
c đi ủ ệu
GPS, đáp ứ ầ ệ ững điề ện mà GPS không thu đượ
ng yêu c u thu tín hi u trong nh u ki c
(trong r ng, trong nhà, …). Tín hi u L1 OS c n v
ừ ệ ủa Galileo được truyề ới tần số
1575.42 MHz, g m 3 kênh A (kênh h n ch , d c mã hóa), B (kênh d
ồ ạ ế ữ ệu đượ
li ữ ệ
li u
public) và C (kênh pilot).
Hì 1. . Ph u Galileo
nh 10 ổ tín hiệ
Độ ộng băng thông truyề ấ
r n là 40 x 1.023 MHz =40.92 MHz. Công su t thu
nh nh i v i tín hi u L1 OS là -157 dBW. Chi u dài chip c a ranging code là:
ỏ ất đố ớ ệ ề ủ
Nh ng v
ững chips hiện tại đối với nhữ ệ tinh riêng biệt sinh ra từ code Gold bị
c t b . T n.
ắ ỏ ố ộ
c đ chip càng cao thì độ chính xác càng lớ
Các tốc độ ranging code tương ứng là:

Xây d tr nh v
12
=1.023 Mchip/s.
=1/ .
Và t sóng mang con:
ốc độ
Kênh d
C sử ụng cả primary và secondary code với chiều dài tương ứng là
4092 chip và 25 chip. The primary code là chu do v y khi s
ỗi Gold được lược bỏ ậ ố
chip đạ ớ ẽ đượ ề ạng thái ban đầ ỗ
t t i 4092 thì thanh ghi s c reset v tr u. Chu i Gold thu
đượ ế ả ủ ệ 2 vào đầ ừ ị ạ
c là k t qu c a vi c thêm modulo- u ra t hai thanh ghi d ch. Tr ng thái
ban đầ ứ ới thanh ghi đầ ỉ ồ ột trong khi đó ở ứ
u ng v u tiên ch bao g m m thanh ghi th
hai còn ph thu c vào sóng mang con và v tinh.
ụ ộ ệ
c o-2
Phần tử tín hiệu giành cho kênh B là kết quả ủa việc thêm vào modul
c li ng
ủa dòng dữ ệu dẫn đườ , chu i PRN code và sóng mang con B
ỗ
. Phần t i kênh C, ph t qu
ử ố ọ . Tương tự ớ
cu i g i là v ầ ử ệ ế
n t tín hi u là k ả ủ
c a
vi -
ệc thêm vào modulo 2 của chuỗi PRN code và sóng mang con C .
Phầ ử ố ọ
n t cu i g i là . Các ph tín hi u nh c bi u di i d
ần tử ệ ị phân đượ ể ễ ớ
n dư ạng các
phương trình dưới đây:
Để ạ ệu Galileo, tương tự ớ
t o tín hi v i GPS tín hiệ ủa Galileo cũng
u L1 OS c
đượ ầ ệu đượ ạo ra để ền đi ở
c chia thành 2 thành ph nI và Q. Tín hi c t truy baseband
có dạng như sau:
Sau khi x lý và thêm vào sóng mang c a L1 OS ta có tín hi c truy
ử ủ ệu đượ ền
đi từ ệ
v tinh:
1.1.3.3 S a tín hi u GPS và GALILEO
ự tương thích giữ ệ
Có ba băng tầ ệ ền đi, đó là L5,L2 và L1. Có 4
n giành cho tín hi u GPS truy
băng tầ ệ ề
n giành cho tín hi u Galileo truy n là E5 (E5a + E5b), E6 và E1.

Xây d tr nh v
13
Hì 1.
nh 11. Băng tần GPS/GALILEO
Qua hình ta th y có s trung tâm gi
1.11 ấ ự ầ
chung t n số ữa băng tần L1 ở GPS
và E1 GPS và E5a GALILEO. Rõ ràng v i vi
ở GALILEO cũng như L5 ở ở ớ ệc sử
d th khi
ụng chung tần số ở hai hệ ống sẽ ến cho các bộ thu định vị ngày càng phức
t ph
ạp hơn. Các bộ thu sẽ ải thu nhận và phân tách được hai loại tín hiệu cùng trên
m thu
ột kênh truyền. Ta có thể xây dựng bộ định vị cho hai cặp băng tần có cùng
t n s trung tâm l t là L1, E1 có fc = 1575,42 MHz và L5, E5a có fc = 1176,45
ầ ố ần lượ
MHz. Ở đồ án này ta sẽ xây dựng bộ thu xử lý cặp băng tần L1, E1 có cùng fc =
1575,42 MHz. Các d ch v cho m ai h ng GPS và
ị ụ ụ
ph c vụ ục đích dân sự ủ
c a h ệ ố
th
GALILEO đề ằ ở hai băng tầ
u n m n này.
B ng 2 t ng k t chu
ả ổ ế ẩn GPS và Galileo như sau:

Xây d tr nh v
14
B 1.2. Chu n GPS/ Galileo.
ảng ẩ
1.2 Máy thu GPS/GNSS
1.2.1 C a máy thu GPS/GNSS
ấu trúc củ
Có rất nhiều loại máy thu GPS với các nhiệm vụ khác nhau nhưng nói chung
các máy GPS đều có một cách cấu tạo chung. Do đó về cơ bản các máy thu GPS đều
có sơ đồ khối tương tự nhau như trong hình 1.12.
Hì 1. .
nh 12 Sơ đồ nguyên lý máy thu GPS

Xây d tr nh v
15
1.2.2 L c và khu i tín hi u cao t n
ọ ế ạ
ch đ ệ ầ
Như hình ta thấy rằng tầng đầu tiên của máy thu GPS là tầng cao tần có
1.12
nhiệm vụ lọc và khuếch đại tín hiệu GPS nhận được từ vệ tinh. Do năng lượng tín
hiệu ở cửa vào máy thu GPS (sau ăng ten) rất thấp và dễ bị các tín hiệu có băng thong
-
kề cận có năng lượng lớn hơn cản trở nên người ta phải khuếch đại tín hiệu cao tần
thêm lên từ 35 đến 55dB để có thể xử lý hiệu quả tín hiệu ở các tầng sau. Mặt khác,
tầng cao tần còn có một bộ lọc thông dải (BPF – Band Pass Filter) để triệt nhiễu ngoại
băng mà vẫn không ảnh hưởng gì đến đặc tuyến tín hiệu GPS. Băng thông danh định
của tín hiệu GPS cả hai băng là 20MHz (± 10Mhz cho mỗi phía của sóng mang) và
người ta mong muốn sử dụng một bộ lọc thông dải có băng thông 20MHz để loại bỏ
hoàn toàn nhiễu ngoại băng. Tuy nhiên, xét trên phương diện kỹ thuật thì khó có thể
xây dựng được bộ lọc có tỷ lệ băng thông trên tần số sóng mang thấp như vậy nên trên
thực tế, người ta sử dụng nhiều bộ lọc có băng thông rộng để loại bớt quá tải gây nên
nhiễu cao tần. Còn bộ lọc băng hẹp (băng thông đúng 20MHz) có đặc tuyến dốc – bộ
lọc SCF (Sharp CutoffFilter) – sẽ được sử dụng sau này khi đã đưa tín hiệu xuống tần
số trung tần.
1.2 i t i trung t n
.3 Đổ ần và khuế ạ
ch đ ầ
Sau khi được khuếch đại ở tầng cao tần, tín hiệu GPS được đưa xuống tần số
thấp hơn gọi là tần số trung tần để tiếp tục lọc và khuếch đại. Quá trình đưa từ tín hiệu
tần số cao xuống một tần số thấp hơn tần số trung tầnđược gọi là quá trình đổi tần.
–
Quá trình đổi tần tín hiệu GPS nhằm mục đích:
- Nâng hệ số khuếch đại tổng hợp vượt ngưỡng khuếch đại đã đạt được ở tầng
cao tần. Nếu chúng ta không nâng hệ số khuếch đại ở cao tần lên quá cao thì sẽ xuất
hiện dao động ký sinh gây khó khăn cho việc điều khiển.Mặt khác, vì bộ lọc băng hẹp
SCF không thể sử dụng được ở tần số cao tần nên khi hệ số khuếch đại cao tần quá
cao sẽ làm cho trung tần cuối chịu ảnh hưởng nặng nề bởi nhiễu cận băng.Để khắc
phục nhược điểm , người ta thiết kế nhiều bộ khuếch đại ở các tầng trung tần
này
nhằm nâng cao hệ số khuếch đại tổng mà không hề gây ảnh hưởng xấu đối với tín
hiệu GPS.
- Sau khi đổi tần, tỉ lệ băng thông tín hiệu trên tần số trung tâm sẽ tăng lên, cho
phép xây dựng những bộ lọc băng hẹp SCF. Những bộ lọc này thường được đặt trước
các bộ khuếch đại trung tần nhằm tránh bị xuyên nhiễu bởi những tín hiệu ngoại băng.
Các bộ lọc ở đây thường là các bộ lọc sóng mặt SAW (Surface Acoustic Wave)
- Đổi tần sẽ đưa tín hiệu GPS xuống tần số thấp hơn làm cho việc lấy mẫu tín
hiệu trở lên đơn giản.
Quá trình đổi tần được thực hiện bằng cách nhân tín hiệu GPS với tín hiệu
dạng sin lấy từ bộ dao động nội (LO – Local Oscillator) ở trong bộ trộn (Mix – Mixer)
như trong hình 3.1. Tần số tín hiệu ở bộ dao động có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn tần số
sóng mang GPS và hiệu hai tần số này là tần số trung tần IF (Intermediate

Xây d tr nh v
16
Frequency). Sau bộ trộn, ngoài thành phần tín hiệu trung tần còn có thành phần tín
hiệu tổng hai tần số nhưng thành phần này bị chặn bởi bộ lọc thông dải. Chúng ta biết
rằng sẽ có hai tín hiệu trung tần (một tín hiệu sinh ra do lấy tần số bộ dao động nội trừ
đi tần số bộ dao động nội và tín hiệu còn lại là do lấy tần số bộ dao động nội trừ đi tần
số sóng mang) nhưng người ta chỉ dùng một tín hiệu, còn tín hiệu kia không sử dụng
gọi là “tín hiệu ảnh”. Chúng ta có thể lọc tín hiệu ảnh nhưng việc thực hiện lọc khá
khó khăn vì khoảng cách giữa hai tín hiệu chỉ là hai tần số trung tần. Do đó, chúng ta
cần phải đổi tần nhiều lần để dễ dàng loại bỏ tín hiệu ảnh không mong muốn.
Thông thường, người ta hay thực hiện hai lần đổi tần đưa tín hiệu GPS xuống
trung tần từ 4 đến 20Mhz để có thể thực hiện lấy mẫu ở tốc độ hợp lý. Tuy nhiên, đối
với máy thu đặc chủng, trung tần lại được giữ ở mức khá cao (từ 30 đến 100MHz) với
một lần đổi tần bởi vì công nghệ hiện đại cho phép lấy mẫu và số hóa tín hiệu ở mức
tần số này.
1.2.4 S hóa
ố tín hiệu GPS
Trong các máy thu GPS hiện đại, quá trình xử lý tín hiệu số được vận dụng để
bám tín hiệu vệ tinh, đo cự ly, tần số Dopler và giải điều chế dòng dữ liệu có tốc độ
50Kbit/s. Chính vì những ưu điểm của tín hiệu số nên người ta phải lấy mẫu và số hóa
tín hiệu GPS bằng bộ chuyển đổi tương tự - số (ADC – Analog to Digital Converter).
Việc lấy mẫu tín hiệu thường được thực hiện ở trung tần cuối, tuy nhiên trong một số
trường hợp, tín hiệu này còn được đổi tần một lần nữa xuống băng cơ sở rồi mới lấy
mẫu. Tốc độ lấy mẫu phải tuân theo quy luật Nyquist, nghĩa là phải lớn hơn ít nhất hai
lần tần số tín hiệu trung tần.
Hầu hết các máy thu đều sử dụng phương thức lượng tử hóa 1 bit khi lấy mẫu
bởi không những đây là phương thức lấy mẫu đơn giản nhất mà nó còn ít chịu ảnh
hưởng bởi sự thay đổi mức điện áp. Chính vì thế, máy thu loại này không cần sử dụng
bộ tự động điều chỉnh hệ số khuếch đại AGC Automatic Gain Control. Thoạt tiên,
–
chúng ta tưởng rằng lượng tử hóa 1 bit sẽ có khả năng nắn méo, nhưng khi xuất hiện
tạp trắng có mức năng lượng cao hơn mức năng lượng tín hiệu thì việc lấy mẫu (lựa
chọn bit 0 hay bit 1) sẽ rất khó khăn. Thêm vào đó, lượng tử hóa 1 bit cũng gây ra suy
giảm tỉ lệ tín hiệu trên tạp (thông số quan trọng trong việc đánh giá chất lượng tín hiệu
– –
SNR Signal to Noise Ratio) khoảng 2 dB và “hiệu ứng giữ chỗ” đối với nhiễu
năng lượng cao làm tín hiệu dễ bị ảnh hưởng bởi nhiễu. Máy thu đặc chủng thưởng sử
dụng phép lượng tử hóa từ 1,5 bit (3 mức) cho đến 3 bit (8 mức). Lượng tử hóa 3 bit
có khả năng chống nhiễu tốt hơn lượng tử hóa 1 bit rất nhiều. Tuy nhiên, để tối ưu hóa
quá trình lượng tử hóa đa bit thì mức tín hiệu tối đa đưa vào bộ chuyển đổi ADC phải
đúng bằng khoảng cho phép của bộ chuyển đổi. Do đó, máy thu GPS phải có bộ tự
động điều chỉnh hệ số khuếch đại AGC để giữ mức tín hiệu đầu vào ADC không vượt
quá ngưỡng cho phép.

Xây d tr nh v
17
1.2.5 X lý tín hi
ử ệu băng cơ sở
Xử lý tín hiệu băng cơ sở là quá trình thực hiện các thuật toán trong thời gian
thực sử dụng các phần cứng áy thu nhằm truy cập, bám tín
và các phần mềm của m
hiệu GPS, giải mã bản tin dẫn đường để đo đạc cự ly theo mã hoặc theo pha sóng
mang, tín toán tần số Dopler. Người ta chia quá trình xử lý tín hiệu băng cơ sở thành
hai phần:
- Bám t n s và pha sóng mang.
ầ ố
- Bám mã và gi i tr i ph tín hi
ả ả ổ ệu.
1.3 Các ng d ng GPS/GNSS
ứ ụ
Hệ thống GPS ra đời ban đầu sử dụng cho mục đích quân sự của Mỹ nhưng sau
này GPS còn được ứng dụng trong mục đích dân sự. Với ứng dụng rộng rãi hệ thống
GPS đã mang lại rất nhiều lợi ích cho người sử dụng và nhà cung cấp thì đã có lợi
nhuận khổng lồ. Các dịch vụ của GPS là rất rộng và trong nhiều trường hợp thì nó là
không thể thiếu. GPS được ứng dụng trong giao thông, xác định vị trí, vẽ bản đồ, đo
đạc,… GPS mang lại nhiều tiện ích rất quan trọng.
1.3 i v h
.1 GPS đố ới an nin quốc phòng
GALILEO được dựng với mục đích là phục vụ cho dân sự. Còn hai hệ
xây
thống GPS và GLONASS thì ban đầu được xây dựng với mục đích là phục vụ cho
quốc phòng của hai nước là Mỹ và Nga. Khả năng định vị được vị trí của mình cũng
như phía đối phương là rất quan trọng trong quân sự. Ứng dụng của GPS và
GLONASS đã được phát triển mạnh mẽ, với độ chính xác cao trong định vị máy bay
chiến đấu, máy bay dân dụng, nhảy dù, tàu chiến cũng như định vị và điều khiển tên
lửa và ngắm bắn mục tiêu. Ngoài ra, các thiết bị thăm dò, theo dõi và thiết bị tấn công
có khả năng di chuyển không người lái cũng đều dựa trên khả năng định vị được đối
phương.
Xác định chính xác được vị trí của mục tiêu có thể mang lại lợi thế lớn khi
đánh giá và tấn công mục tiêu.Với tiềm lực công nghệ quân sự hiện tại của Mỹ thì ở
một nơi rất xa tên lữa có thể tấn công một mục tiêu được định vị trước với một độ
chính xác tương đối cao.
Tiêu biểu là trong chiến tranh Vùng Vịnh (1991), chiến tranh Irắc (2003), quân
đội Mỹ đã liên tục sử dụng 16 vệ tinh trong 24 vệ tinh của hệ thống GPS để định vị và
dẫn đường cho binh lính và vũ khí mang lại hiệu quả rõ rệt trên chiến trường. Phần
lớn tên lửa và bom được sử dụng trong hai cuộc chiến kể trên đều được lắp đặt thêm
bộ phận định vị và dẫn đường bằng hệ thống GPS, trong đó phải kể đến tên lửa hành
trình Tomahawk và bom JDAM.
Tên lửa hành trình Tomahawk là loại tên lủa thong minh được sử dụng nhiều
nhất Tomahawk bay thấp dưới tầm quét của rada, có thể bắn trúng mục tiêu tầm xa
1000 dặm với độ chính xác rất cao. Ở cuộc chiến tranh Irắc năm 2003 thì người ta
thấy các tên lữa hành trình của Mỹ có thể đi vào nhà bằng lối của sổ, hay là tấn công

Xây d tr nh v
18
mục tiêu tòa nhà chính phủ Irắc các vị trí trọng yếu mà không gây thương vong lớn tới
người dân. Đặc biệt là thương vong của quân đội Mỹ trong giai đoạn đầu được hạn
chế tối đa khi mà họ đang ở ngoài khơi và phóng tên lửa không trực tiếp phải tham
chiến những vẫn gây thiệt hại lớn cho Irắc.
Bom JDAM hoạt động trong mọi thời tiết và được định vị nhờ hệ thống GPS
bằng cách ghép thêm vào phần đuôi quả bom một bộ công cụ đuôi (tail kit) gồm: một
bộ thăng bằng đuôi điều chỉnh được, một máy tính điều khiển, một hệ điều khiển quán
tính và một máy thu tín hiệu GPS. Bom này có độ chính xác rất cao và thường là rơi
vào các vị trí được định vị ban đầu. Trước khi thả bom, máy bay dùng máy thu tín
hiệu GPS đặt trên máy bay để định vị máy bay và mục tiêu dưới mặt đất. Khi sắp thả
bom, máy tính của máy bay cung cấp cho máy tính của bom tọa độ của máy bay và
tọa độ của mục tiêu. Trong quá trình bom rơi, máy tính của bom xử lý tín hiệu thu
được từ hệ thống GPS để cập nhật tọa độ và hệ điều khiển đặt tại phần đuôi của bom
sẽ đưa bom đến mục tiêu với độc chính xác dưới 13m.
Tuy nhiên, không ph i lúc nào các thi quân s ng h ng d
ả ết bị ự ử ụ
s d ệ ố
th ẫn
đường GPS đề ạt độ ố ữ ử ẫn đi sai đị ỉ để
u ho ng t t, có nh ng lúc mà tên l a và bom v a ch
r i mang l i dân.
ồ ại thương vong lớn cho ngườ
1.3 i v p
.2 GPS đố ới nền công nghiệ
Bản đồ chính xác và được cập nhật là rất quan trọng với lợi ích công ty.Lợi ích
của bản đồ giúp các công ty điện tử, dầu khí và thủy lợi để xây dựng.lên kế hoạch và
duy trì tài sản của họ. Hệ thống GPS/GIS cung cấp giá trị hữu ích, hiệu quả và các
công cụ chính xác để tạo ra bản đồ thực tế.Cùng với GPS, việc xác định vị trí của
đường dẫn ga được xác định chính xác, cùng với các đặc điểm của chúng (như các
điều kiện và việc sửa chữa khi cần). Các thông tin thu thập được được sử dụng bởi hệ
thống GIS để cập nhật bản đồ.
Trong trạng thái tiếp nhận GPS kém, như trong các ngóc ngách thành phố, nó
có thể hữu ích khi sử dụng hệ thống tích hợp GPS và LRF.Hệ thống tích hợp này là
công cụ hiệu quả để tạo ra bản đồ. Máy thu GPS duy trì tình trạng tiếp nhận tín hiệu
tốt nhất trong khi LRF đo các thông tin thêm vào (độ rộng và góc phương vị). Phần
mềm này có thể kết hợp thông tin của GPS và LRF.
Những phần bị chôn như cáp điện hay các ống nước có thể được vẽ một cách
hiệu quả nhờ sử dụng GPS. Với việc định vị cáp/ống, thông tin vị trí chính xác và độ
sâu của các phần bị chôn được xác định. Đây là công cụ hiệu quả và giá thành hợp lý,
mà không yêu cầu sự đánh dấu nào trên mặt đất.

Xây d tr nh v
19
Hì 1. . i n p th c ti n
nh 13 GPS vớ ền công nghiệ ự ễ
1.3 i v
.3 GPS đố ới khai thác mỏ
Gần đây, các cuộc nghiên cứu chỉ là phương pháp sẵn sàng cho các mẫu khoan
mỏ và các cuộc nghiên cứu khác về mỏ. Theo kết quả thu được về môi trường của mỏ,
các cọc được chôn hay thay thế. Thêm vào đó, những người điều khiển máy khoan
không thể xác định độ sâu chính xác. Như vậy, không có cách nào để kiểm tra việc
thực hiện của máy khoan trong các lớp địa lý khác nhau hay kiểm tra đoạn đường một
cách hiệu quả.Tuy nhiên, gần đây sự phát triển của hệ thống định vị và kỹ thuật hiện
đại như GPS RTK, đã đẩy nhanh việc điều khiển khai thác mỏ. Trong việc khai thác
mỏ, ví dụ, việc sử dụng RTK GPS được tăng cường đẩy mạnh như khoan, xúc, giao
thông vận tải, và trắc địa. RTK GPS cung cấp định vị chính xác tới cm, và rất hữu
hiệu trong việc khắc phục nhược điểm bở sự kết hợp GPS với các hệ thống định vị
khác, chủ yếu là hệ thống vệ tinh nhân tạo.

Xây d tr nh v
20
Hì 1. . i v i vi c khai thác m
nh 14 GPS đố ớ ệ ỏ
Chu trình khai thác mỏ bao gồm nhiều pha, với sự khai thác quặng là quan
trọng nhất. Việc khai thác quặng được thực hiện bởi việc khoan một mẫu đã được
định trước, sau đó cho nổ. Mô hình làm nổ được thiết kế theo kích thước làm vỡ đá.
Thông thường, việc xác định vị trí khoan là rất quan trọng. hiệu quả của hoạt
Cách
động hướng dẫn việc khoan là việc tích hợp GPS với định vị vị trí khoan và hệ thống
kiểm tra trên một mạch máy tính và phần mềm khoan lỗ. Một vài hệ thống sử dụng 2
máy thu GPS, được đạt trên cột anten, để định vị chính xác vị trí và định hướng chỗ
khoan. Các phần thiết kế máy khoan được gửi tới bản mạch thông qua sóng vô tuyến,
và được sử dụng bởi hệ thống tích hợp để hướng dẫn điều khiển khoan chính xác
(hình 1.15). Nó được làm hoàn toàn tự động mà không cần khoanh cọc. Thêm vào đó,
trên máy tính hiển thị các thông tin quan trọng khác như vị trí và độ sâu của các giếng
khoan. Nó cho phép người điều khiển xem xét độ sâu mà mục tiêu cần đạt được. Hệ
thống tích lũy thông tin về độ cứng của đá và việc sản xuất mỏ, cái sẽ được gửi tới
phòng điều hành trong thời gian ngắn nhất thông qua đường vô tuyến. Thông tin có
thể được sử dụng không chỉ kiểm tra việc khoan từ phòng điều hành mà còn trong
việc tìm hiểu các loại đá, có khả năng tốt cho kế hoạch tương lai.
GPS cũng được sử dụng điều khiển chính xác tới cm cho việc ủi (hình 1.15).
Máy ủi được sử dụng trong việc chở quặng, sau đó chuyển nó và dỡ nó khỏi kho.
Cùng với hệ thống tích hợp GPS và hướng dẫn sử dụng và kiểm tra, người điều khiển
có thể điều khiển đúng. Nó được tự động mà không cần điều khiển bởi các phương
pháp quy ước.

Xây d tr nh v
21
Tương tự như khoan, hoạt động này được gửi tới phòng điều hành trong thời
gian gần nhất thông qua vô tuyến để kiểm tra và phân tích.
Hì 1. . t
nh 15 GPS với khai thác địa chấ
Trong việc chuyển quặng, xe chuyên chở sử dụng thay đổi tuyến đường và các
đoạn dốc. Trừ khi các tuyến đường hiệu quả, các vấn đề về lưu lượng và an toàn mới
được xem xét tới, gây ra do việc tăng trong thời gian chuyển chở. Việc sử dụng GPS,
thông tin vô tuyến và hệ thống máy tính trên xe giải quyết các vấn đề một cách hiệu
quả. Cùng với sự gửi đi thông điệp từ hệ thống máy tính, xe kéo có thể được chỉ ra
những tuyến tốt nhất. Thêm vào đó, trung tâm thông điệp còn tập hợp thông tin về
trạng thái của từng xe như điều kiện giao thông. Việc phân tích tuyến giao thông là
hết sức quan trọng trong việc thiết kế đương một cách tốt nhất.
GPS cũng sử dụng trong các pha hác của quá trình khai thác mỏ, ví dụ như
t
trong việc kiểm tra các điểm giao nhau của các điểm riêng lẻ và đo âm lượng. Cả
GPS-RTK và GPS không tích hợp RTK đều được sử dụng trong các trường hợp trên
(hình 1.15).
1.3 i v a ch t
.4 GPS đố ới đo đạc đị ấ
Các vụ nổ ga và dầu yêu cầu bản vẽ của địa chất lớp dưới bề mặt thông qua
việc đo trắc địa. Trong trắc địa, năng lượng âm tần số thấp được truyền xuống lớp đá
dưới mặt đất ). Các nguồn năng lượng âm được chọn lựa làm vật tạo rung
(hình 16
động. Bản kim loại được nén lại lần nữa xuống đất và các rung động để tạo ra năng
lượng sóng âm. Trong các vùng nhám, dynamit luôn được sử dụng vào các nguồn
năng lượng. Như năng lượng âm (tín hiệu) xuyên qua các lớp đá khác nhau, nó bị ảnh
hưởng bởi sự thay đổi vật lý của các loại đá.Một phần tín hiệu bị phản xạ trở lại. Năng
lượng phản xạ được tách bởi thiết bị đặc biệt gọi là máy dò âm thanh dưới đất, được

Xây d tr nh v
22
đặt ở khoảng cách từ nguồn năng lượng dọc đường nghiên cứu (hình 1.16). Trong
khoảng năng lượng tách sóng, tín hiệu thông tin do máy dò âm thanh dưới đất cung
cấp tương ứng với năng lượng phản xạ. Tín hiệu điện được ghi lại trên băng từ để
phân tích và làm sáng tỏ.
Hì 1. . i v i vi a ch t
nh 16 GPS đố ớ ệc đo đạc đị ấ
Rõ ràng là nếu không có vị trí chính xác của các nguồn năng lượng và máy dò
âm thanh dưới mặt đất, thì các dữ liệu về mặt đất trở nên vô dụng. GPS được sử dụng
để cung cấp thông tin định vị trong hệ thống. Tích hợp GPS/GLONASS và hệ thống
đo khí áp số GPS được sử dụng thành công trong trạng thái tín hiệu thu được yếu.
Cùng với GPS, việc giảm ảnh hưởng của môi trường (như chặt cây) cũng như
giá cả của đo trắc địa là rất quan trọng.
1.3 i v b n
.5 GPS đố ới vẽ ả ồ
n đ đáy biể
Để nghề hàng hải an toàn và hiệu quả, giữa các yếu tố khác, yêu cầu thông tin
cần chính xác về độ sâu mực nước và đáy biển. Thêm vào đó, lợi ích của việc biết
chính xác độ sâu mực nước là cần thiết cho sự sống còn để tạo ra sử dụng khẳ năng
chở hàng hóa lớn nhất.Điều này thực sự quan trọng đối với các khu vực này cùng với
độ nông sâu của mực nước. Cách thông thường để biết được độ sâu của mực nước
được đo bằng việc sử dụng dòng tín hiệu từ dụng cụ đo độ sâu được đạt trên thuyền
kiểm tra. Cùng với phương pháp này, dụng cụ đo độ sâu bằng dòng tín hiệu phát ra
sóng âm (xung), được truyền tới đáy biển và sau đó phản xạ lại máy (hình ). Độ
1.17
sâu của nước được tính toán dựa trên thời gian đi và về của xung âm thanh và vận tốc
của âm trong nước. Chú ý là dụng cụ đo độ sâu sử dụng thiết bị được gọi là máy biến
năng để chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng âm và ngược lại.
Để vẽ bản đồ khu vực với dòng tín hiệu của dụng cụ đo này, các thuyền kiểm
tra đi theo đường cũ khi máy phát âm thanh dọc đường. Khoảng cách giữa các
trong

Xây d tr nh v
23
đường được chọn để cung cấp nhứng thông số quan trọng nhất. Độ chính xác và đáng
tin cậy của độ sâu và vị trí được kiểm tra lại bởi dây dò sâu và bởi các dây ngang qua.
Phương pháp này có đặc điểm là đơn giản. Máy đo độ sâu này không có khả năng
định hướng. Nhược điểm chính của phương pháp này là tốn nhiều thời gian và không
cung cấp đầy đủ thông tin về đáy biển.
Trong những năm gần đây, kỹ thuật mới để vẽ đáy biển được mở ra từ việc kết
hợp máy phát tín hiệu âm thanh đa dòng, GPS và INS. Máy này tận dụng sóng âm
thanh đa dòng truyền tại các góc khác nhau, cho phép thu thập thông tin về toàn bộ
tuyến (hình ). Không giống như máy phát dòng đơn, kĩ thuật phát đa dòng cho
1.17
phép biết đầy đủ tin về đáy biển với độ chính xác cao, cung cấp các tuyến
thông
đường được thiết kế theo quang học. Khoảng cách giữa các tuyến quang được xác
định dựa trên độ sâu tương đối của nước, buóc sóng ánh sáng và độ nghiêng của đáy
biển. Định vị GPS có thể được sử dụng để đảm bảo rằng các thuyền đi theo tuyến thiết
kế.
Vì độ rộng của góc cắt, máy phát đa dòng yêu cầu định vị chính xác và trạng
thái của các thuyền. Điều này rất quan trọng đối với các tàu ở xa.Sự tích hợp
GPS/INS được sử dụng để thực hiện mục đích này. Một vài hãng sản xuất được phát
triển hệ thống tích hợp GPS/INS tranng bị 2 máy thu GPS và anten. Bên cạnh định vị
chính xác và trạng thái của các thuyền, hệ thống này ước lượng hướng đi của các tàu
một cách chính xác mà không quan tâm tới đọng lực học và vị trí của các tàu.
Một kỹ thuật được chấp nhận rộng rãi trong thủy văn học là hệ thống đo dộ sâu
của biển bằng máy bay (LBS). LBS hoạt động theo nguyên tắc giống như trên, đó là
các cảm biến laser truyền dòng laser, rồi dòng này bị phản xạ trên bề mặt biển và dưới
đáy biển. Khoảng cách được tính bằng đọ chênh thời gian giữa hai lần phản xạ. Bản
đồ 3-D
Hì 1. . i v i vi b n
nh 17 GPS đố ớ ệc vẽ ản đồ đáy biể

Xây d tr nh v
24
Nhận được từ thông tin về độ sâu, vị trí và hướng của laser dựa trên GPS/quán
tính INS. Ưu điểm chính của phương pháp này là hiệu quả cao và khả năng vẽ bản đồ
ở các khu vực như các hành lang chật hẹp. Tuy nhiên, phương pháp này bị giới
khó
hạn ở các khu vực nước sâu (lớn nhất là 50m). Thêm vào đó, nó còn phụ thuộc vào độ
trong của nước.
1.3. i v
6 GPS đố ới dẫ ờ
n đư ng
Khi di chuyển trong những khu vực lạ, người điều khiển phương tiện thường
sử dụng bản đồ để xác định hướng đi. Tuy nhiên, bên cạnh đó có những khó khăn gặp
phải, là việc tìm kiếm hướng đi khi sử dụng bản đồ giấy không an toàn, đặc biệt là
trong khu vực đông người. Một kỹ thuật mới, kết hợp giữa GPS cùng bản đồ số và hệ
thống máy tính, được phát triển để định tuyến đạt được bởi điện tử và các nút ấn
(Hình 1.18). Vai trò của GPS trong kỹ thuật này là liên tục xác định vị trí của xe.
Trong các khu vực bị che khuất, như hẻm núi hay ngầm, GPS được bổ xung hệ thống
trên mặt đất như hệ thống DR để khắc phục việc mất tín hiệu GPS. DR là hệ thống sử
dụng đồng hồ đo lường và dụng cụ đo gia tốc, la bàn và con quay của xe để xác định
hướng đi của xe và khoảng cách giao thông. Hệ thống là chính xác chỉ khi xác định
trong một khoảng thời gian đủ ngắn.
Xác định vị trí xe cộ bởi GPS được thêm vào bản đồ điện tử số, duy trì dữ liệu
cơ sở thông tin số như tên các phố, danh sách doanh nghiệp,sân bay, và các thông tin
liên quan. Khi người lái xe nhập dữ liệu về đích, máy tính sẽ tìm ra tuyến đường tốt
nhất để tới đích. Các yếu tố như quãng đường và thời gian ngắn nhất để tới đích,
đường 1 chiều, sự quay xe trái luật và sự hạn chế trong giờ cao điểm, đều được xem
xét trong quá trình tìm đường. Một vài hệ thống cho phép người lái xe đưa các yếu tố
để tránh tai nạn. Người lái xe thường lấy tài liệu, cùng với sự chỉ dẫn bằng âm thanh
hay nhìn, để tới đích. Nếu lái xe quên đường, hệ thống sẽ hiển thị thông tin cảnh báo
và tìm tuyến đường tốt nhất dựa trên vị trí hiện tại. Một vài công ty thì đưa hệ thống di
động để cung cấp thời tiểt và thông tin giao thông và vị trí của các xe trong trường
hợp khẩn cấp. Lợi ích trong thông tin vô tuyến là có khả năng để các lái xe điều khiển
truy cập Internet từ xe của mình.

Xây d tr nh v
25
Hì 1. . i d
nh 18 GPS vớ ẫn đường
Dẫn đường GPS được ứng dụng rộng rãi, và tại Việt Nam thì các phương
ti b i
ễn dẫn đường cho xe cộ ắt đầu trở nên thông dụng. Vớ ứng dụng tích hơp công
nghệ GPS/GPRS.
1.3.7 D v
ịch vụ cung cấp thông tin về ị trí định vị
Dịch vụ cung cấp thông tin dựa trên vị trí của khách hàng LBS
(Location-Based Service), có cung cấp các thông tin cần thiết theo yêu cầu của khách
hàng dựa trên một thư viện dữ liệu về cơ sở hạn tầng của một thành phố và khả năng
tự định vị của người sử dụng, thông qua điện thoại di động, hoặc PDAs (Persional
Digital Assistances). Các dịch vụ LBS này nhằm cung cấp thông tin chính xác và cụ
thể cho khách hàng dựa trên vị trí của họ tại bất kì thời điểm nào. Loại hình dịch vụ
này được xem là một giải pháp hiệu quả, nó cung cấp thông tin cho người sử dụng tại
thời điểm và vị trí cần thiết. Nó hứa hẹn đem lại sự thuận tiện, thoải mái và nhiều khi
tiết kiệm được rất nhiều thời gian cho người sử dụng. Đồng thời, mọi lợi nhuận khổng
lồ mà kiểu dịch vụ này đang hứa hẹn đã hấp dẫn không chỉ các nhà đầu tư trong công
nghệ thông tin và các thiết bị điện tử, mà cả trong ngành vui chơi giải trí, trong tìm
kiếm cứu hộ và nghiên cứu xã hội.
Về phương diện kỹ thuật, ngành dịch vụ này yêu cầu sự hợp tác phát triển của
nhiều ngành kỹ thuật, bao gồm công nghệ vi tính, vi điện tử, công nghệ thông tin liên
lạc vô tuyến và hệ thống thông tin địa lý. Các công nghệ khác nhau này sẽ được kết
hợp tạo thành một mạng lưới hoạt động dùng liên lạc vô tuyến, để trao đổi dữ liệu và
thông tin giữa người sử dụng dịch vụ và trung tâm cung cấp dịch vụ. Kết cấu của hệ
thống được mô tả ở hình , trong đó yêu cầu của khách hàng được ký hiệu bằng
1.19

Xây d tr nh v
26
dấu hỏi và thường được lập trình bằng WML (Wireless Mobile Language) và được
truyền đi với mạng Internet vô tuyến.
Dịch vụ LBS đóng một vai trò rất quan trọng trong các trường hợp khẩn cấp.
Ví dụ, hãy tưởng tượng bạn đang lái xe trên đường cao tốc ở ngoại ô thành phố, xe
của bạn không may bị hỏng và cần yêu cầu dịch vụ sửa chữa xe hơi. Nếu điện thoại di
động hoặc xe hơi của bạn đăng ký dịch vụ LBS, tất cả những gì mà bạn phải làm là
gọi dịch vụ LBS và báo xe hỏng, yêu cầu giúp đỡ. Không cần phải mô tả rằng bạn
đang ở đâu, trung tâm cung cấp dịch vụ LBS sẽ lập tức xác định được vị trí chính xác
của bạn và báo cho dịch vụ sửa xe hơi. Khả năng này làm giảm đáng kể thời gian tìm
kiếm bạn. Tương tự như vậy, trong trường hợp một người bất ngờ bị đau tim, sự việc
vô cùng tồi tệ nếu như không có ai ở xung quanh. Bệnh nhân này sẽ chỉ phải ấn nút
gọi cấp cứu trên điện thoại di động. Trung tâm điện thoại di động sẽ lập tức gọi cấp
cứu khẩn và có khả năng cung cấp thông tin về vị trí của người bệnh chính xác.
Ngoài ra, loại hình dịch vụ thứ hai của LBS là nhằm cung cấp thông tin về vị
trí và chỉ đường tới các địa điểm gần nhất dựa trên vị trí hiện tại của khách hàng. Các
điểm này thường là các điểm quan trọng mà khách hàng tìm kiếm, ví dụ như bệnh
viện, nhà hàng, rạp chiếu phim, nơi đỗ xe hoặc nơi rút tiền tự động,... Bằng cách dùng
dịch vụ LBS, khách hàng có thể nhanh chóng được cung cấp thông tin về vị trí gần
nhất của chỗ cần tìm, và sau đó là chỉ dẫn cụ thể nếu yêu cầu. Loại hình dịch vụ này
đã được phát triển tại một số thành phố lớn hấp dẫn du lịch ở Nhật, châu Âu, Mỹ và
Úc.

Xây d tr nh v
27
Hì 1. . H LBS
nh 19 ệ thống dịch vụ
Tương tự với ý tưởng có thể cung cấp dịch vụ chỉ đường cụ thể cho khách dựa
vào vị trí của họ, dịch vụ LBS có thể được dùng một cách có hiệu quả trong việc hỗ
trợ người khiếm thị, để có thể dễ dàng đi lại trong thành phố.
Hạn chế lớn nhất đối với việc ứng dụng hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu trong
các dịch vụ LBS chính là khả năng thu nhận được các tín hiệu định vị vô cùng yếu từ
vệ tinh, đặc biệt là trong các khu đô thị sầm uất, nơi mà nhu cầu của loại dịch vụ này
thường cao. Trong phần lớn các trường hợp, tín hiệu vệ tinh dễ dàng bị mất, hoặc bị
yếu đi rất nhiều khi khách hàng đi vào trong nhà, hoặc đi dưới tán cây rậm rạp. Trong
khu đô thị, hiện tượng đa đường truyền cũng gây ảnh hưởng không nhỏ tới chất lượng

Xây d tr nh v
28
định vị. Rất nhiều nghiên cứu phát triển đã được thực hiện bởi các nhà khoa học và
công nghệ trong ngành định vị, để có thể đưa ra một số giải pháp tích cực cho vấn đề
này. Các máy thu GPS nhạy đã được chế tạo cùng với các phương pháp xử lý số liệu
tinh tế đã được phát triển, nghiên cứu và bước đầu cho những kết quả khả quan. Tuy
vậy, đòi hỏi của các nhà cung cấp dịch vụ LBS cho công nghệ định vị ngày càng cao:
“độ chính xác 10 m ở bất cứ đâu vào bất cứ thời điểm nào”. Các nhà cung cấp dịch vụ
định vị đang hy vọng vào khả năng phối hợp trong tương lai của hệ thống Galileo và
hệ thống GPS.
1.3.8 GPS v i vi a ch n
ớ ệ ị
c đo đ ấn biể
Nguyên tắc đo địa chấn biển tương tự như đo địa chấn đất. Đó là, năng lượng
tần thấp được gửi tới các lớp đá, và năng lượng phản xạ trở lại bề mặt để khám phá
thông tin về thành phần của bề mặt đá (hình 1.20).
Sự khác biệt của các phương pháp được sử dụng trong nghiên cứu biển phụ
thuộc vào độ sâu của mặt nước.Độ sâu của mặt nước, dây cáp, gọi là cờ dải, bao gồm
các thiểt bị gọi là ống nghe dưới nước sử dụng cho tách năng lượng phản xạ. Tín hiệu
cáp được chia thanh 4 tới 8 phần song song, có độ dài vài km. Năng lượng tần số thấp
được phát sử dụng súng bắn dưới nước ở khoảng 6m dưới mặt nước. Tại vùng nước
nông, cả 2 phương pháp đều được sử dụng.
Hì 1. . i vi a ch n bi n
nh 20 GPS vớ ệc đo đạc đị ấ ể
Việc đặt cáp ở giữa đại dương (OBC) là một kỹ thuật tương đối mới được sử
dụng gần đây đối với mực nước sâu khoảng trên 200m. Trong phương pháp này, ống
nghe dưới nước và máy dò âm thanh dưới nước được kết hợp trong máy thu tín hiệu
để tránh tiếng vang trong nước (hình 1.20). Để kết quả đạt được có ý nghĩa, vị trí của
nguồn năng lượng và ống nghe dưới nước phải được biết một cách chính xác.Điều
này đạt được dễ dàng, với mức chi phí thấp nhờ GPS. Hơn nữa, có thể thực hiện việc
kiểm tra lại những điểm một cách chính xác nhờ GPS.

Xây d tr nh v
29
Như việc kiểm tra quá trình hoạt động dưới nước của việc đo địa chấn biển là
rất quan trọng, các vấn đề vể chất lượng kiểm soát (QC) là rất quan trọng. Để duy trì
QC, công nghiệp địa chất đã đề xuất việc sử dụng 2 hệ thống định vị độc lập, với GPS
là chính.
1.3.9 a GPS t i vi
Ứng dụng củ ạ ệt nam
Tại Việt Nam, hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu đã được nhắc đến nhiều trong
thời gian gần đây. Vai trò quan trọng của công nghệ này tại Việt Nam đã và đang
được hình thành theo xu hướng phát triển toàn cầu. Các chương trình cũng đã được
giảng dạy tại một số trường đại học trong nước.
Một loạt các ứng dụng của công nghệ định vị đã được thực hiện tại Việt Nam
trong vòng vài năm trở lại đây. Ứng dụng đầu tiên phải kể đến là trong ngành đo đạc
trắc địa bản đồ. Hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu GPS có chất lượng cao đã được
dùng để xây dựng các mạng lưới các điểm chuẩn mốc trong trắc địa và xây dựng bản
đồ. Công nghệ GPS với các máy thu chất lượng cao cũng đã được dùng để đánh giá
các chấn động của mặt đất và của các cơ sở hạ tầng quan trọng như đập thủy điện Hòa
Bình. Một số các trạm thu tín hiệu vệ tinh GPS mốc đã được lắp đặt ở một số nơi,
nhằm cung cấp dịch vụ DGPS trên một vùng địa phương nhất định và tiến tới là trên
phạm vi của cả nước. Biên giới của Việt Nam với các nước láng giềng, đặc biệt là
Trung Quốc cũng thường xuyên được giám sát bằng công nghệ định vị nhờ vệ tinh có
độ chính xác cao.
Ngày nay tại Việt Nam, nhiều cá nhân và đơn vị đã rất quen thuộc với loại máy
thu GPS cầm tay có độ chính xác thấp, trong khoảng từ 10 đến 30m, tùy thuộc điều
kiện sử dụng. Các máy định vị này hỗ trợ đắc lực trong các chuyến đi thực địa trong
ngành Viễn thám.Chúng cũng được sử dụng rộng rãi để bước đầu xây dựng hệ thống
thông tin địa lý (GIS) với độ chính xác thấp cho các thành phố Hồ Chí Minh.
Các loại hình dịch vụ LBS cũng được thường xuyên nhắc đến và kế hoạch
triển khai xây dựng tại các công ty viễn thông hàng đầu của quốc gia, như dịch vụ
định vị cho điện thoại di động và dịch vụ định vị cho xe taxi. Ứng dụng đầu tiên của
GPS trong việc kiểm soát tốc độ của tàu tốc hành cũng đã được xây dựng thành công
tại Việt Nam. Mặc dù hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu đang được phát triển một cách
rộng rãi trên thế giới trong nhiều lĩnh vực, nó lại đang gặp phải một số khó khăn trong
thị trường Việt Nam. Tất cả chúng ta đều biết, thông tin về vị trí của một đối tượng
đơn thuần riêng lẻ không đem lại nhiều giá trị. Thông tin ấy sẽ chỉ có giá trị khi được
đặt trong mối liên hệ với nhiều đối tượng khác, giới chuyên môn vẫn gọi là hệ thống
thông tin địa lý (GIS), bao gồm nhiều tầng thông tin khác nhau về giao thông, sông
ngòi, nhà ở, khu đô thị giải trí…Ở Việt Nam, mặc dù đã có nhiều cố gắng, việc xây

Xây d tr nh v
30
dựng cơ sở thông tin địa lý vẫn còn gặp nhiều khó khăn và chưa hình thành được một
hệ thống hiệu quả. Công việc này chủ yếu được thực hiện thông qua số hóa các bản đồ
mà độ chính xác còn bị hạn chế hoặc là do bản đồ đã cũ (nhiều trường hợp xây dựng
từ thời chiến tranh chống Mỹ), hoặc có độ chính xác thấp. Các dịch vụ LBS trong đô
thị sẽ cần sự hỗ trợ của hệ thống GIS hoàn chỉnh, đầy ắp dữ liệu chính xác và có hệ
thống để có thể đảm bảo cung cấp thông tin đáng tin cậy cho người sử dụng. Ngoài ra,
một số các yếu tố khác như nguồn vốn, nhân lực chuyên môn cũng còn đang thiếu
thốn khi muốn phát triển dịch vụ này tại Việt Nam. Tuy nhiên, với tốc độ tăng trưởng
kinh tế và phát triển của khoa học kỹ thuật như ngày nay, trong tương lai không xa,
các hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu sẽ tìm được một thị trường hấp dẫn tại Việt
Nam.
Ở việt nam cũng xuất hiện nhiều những điện thoại gắn thiết bị thu GPS, và
những ôtô đời mới cũng có gắn thiết bị thu GPS với sự kết hợp của GPRS thì ngày
càng dễ sử dụng GPS.
1.3.10 M lo d
ột số ại máy thu GPS đang được sử ụng
Máy thu GPS có r t nhi u lo i nh chính xác khác nhau t
ấ ề ại vớ ững độ ừ 1 trăm
cho t i hàng ch c ngàn USD.
ớ ụ
Sau đây là hình ả ề ộ ố ạ
nh v m t s lo i máy thu GPS:

Xây d tr nh v
31
Hì 1. . M lo i máy thu GPS
nh 21 ột số ạ
Ngày nay với ứng dụng của tích hợp IC nên máy thu GPS nhỏ, và rất tiện sử
dụng lại có giá thành rẻ hơn ngày trước rất nhiều.
Tùy vào ng d ng c a GPS mà có nh ng lo i máy thu khác nhau:
ứ ụ ủ ữ ạ
B 1.3 Các lo i máy thu GPS
ảng ạ
Loạ ức năng
i máy thu, ch Giá thành (USD)
lo c
ại nhỏ ầm tay, dùng trong giải trí, thể thao (leo núi, dã
ngo i, chèo thuy n…)
ạ ề
100-300
Lo b
ại lắp đặt trong xe hơi, bao gồm cả ản đồ đường giao
thông và ch d n
ỉ ẫ
400-2000
Lo l ng
ại dùng trong hàng hải, có màn hình cỡ ớn và hệ thố
liên lạc điện tử
400-3000
Lo i dùng trong hàng không, có b
ạ ản đồ 3000-15000
Lo chính
ại dùng trong trắ ị
c đ a bản đồ; dùng DGPS cho độ
x n vài centimét
ác từ 1m đế
3500-30000

Xây d tr nh v
32
CHƯƠNG II PHƯƠNG PHÁP HỖ TRỢ ĐỊNH VỊ
. CÁC
Chương ớ ệ ộ ố ả ỗ ợ đị ị ệ
này gi i thi u m t s gi i pháp h tr nh v chính xác cho h
thống thiết kế. Từ đó đưa ra đánh giá lựa chọn giải pháp phù hợp với điều kiện phát
tri n t i Vi t nam.
ể ạ ệ
2.1 Time of Arrival (TOA)
Phương pháp
Trong phương pháp này ế ị di độ ẽ đo tín hiệ ề ừ ấ
, thi t b ng s u truy n t ít nh t 3
tr m BTS
ạ (Base Transceiver Station). Với những giá trị đo được nó có thể tính toán
đượ ị ủ ựa vào phương pháp
c v trí c a nó d trilateration hoặc multilateration. Điểm
thuận lợi của phương pháp này là chúng ta không cần có khối LMUs
(Location Measurement Units) bên trong mạng. Nhượ ể
c đi m của phương
pháp này là thiết bị di động ph u v n ho
ả ở ữ ệ
i có cơ s d li ị ị
trí đ a lý lớ ặc phải
có một đơn vị đo chính ệ ề ủ
xác cho vi c tính toán quá trình truy n sóng c a tín
hi u:
ệ
Hì 2.1 d ng 3 tr m BTS (Base Transceiver Station)
nh . Sử ụ ạ

Xây d tr nh v
33
Hì 2.2
nh . Phương pháp trilateration
2.2 trí d a vào m
Phương pháp xác định vị ự ạng
P này không
hương pháp có ưu điểm là thiết bị di động cần xác định vị trí sẽ
c ph s d
ần 1 đơn vị ần cứng nào. Nhược điểm của phương pháp này mạng sẽ ử ụng
nh ng thi t b ph n c ng r c áp d ng là :
ữ ế ị ầ ứ ất đắt. Những phương pháp thường đượ ụ
2.2.1 Cell-id, Cell Of Origin (COO)
Đây là một phương pháp đơn giả ủ ạ ự ạ
n c a m ng GSM, d a vào tr m BTS nào
đang phụ ụ ế ị di độ ố ạ ẽ ủ ộ ệ ất đị
c ph thi t b ng. M i tr m s bao ph m t di n tích nh nh và có
một ID riêng, nên vị trí của thiết bị di động sẽ là vị trí của cell quản lý nó. Như vậy
độ ủa phương pháp này phụ ộc vào kích thướ ủ
chính xác c thu c c a cell.
Cell Of Origin (t bào g là m t gi i pháp hoàn toàn là nh v trí trên
ế ốc) ộ ả đị ị ị
v
m . Gi i pháp này s d c a tr ph cho
ạng cơ sở ả ử ụng các vĩ độ và kinh độ ủ ạm cơ sở ục vụ
thi v ng
ết bị di động như ị trí của người dùng. Như vậy, COO có thời gian đáp ứ cao
nh tri
ất và là giải pháp định vị ển khai rộng rãi nhất trong năm 2001. Nó, tuy nhiên,
có th t không chính xác. chính xác ph
ể ấ
r Độ ụ ộc vào kích thướ
thu c của các tế bào
m ng. ng,
ạ Các mạng di động đơn giản có các máy phát được đa hướ phát như nhau
theo m ng và t o ra m t vòng tròn. B
ọi hướ ạ ộ ởi vì vòng tròn tessellate không t t, ki
ố ến
trúc sư mạng di độ ố ắng để ần đúng cho hình lục giác. Và COO cũng thườ
ng c g g ng
đượ ọ ấp thương mạ ấ ả ẩ ỗ ợ
c g i là CGI. Các nhà cung c i cung c p các s n ph m có h tr
đị ị ồm các phương pháp COO
nh v bao g Cellpoint (http://www.cellpt.com),
Ericsson (http://www.ericsson.com), và Nokia (http://www.nokia.com). Sả ẩ
n ph m

Xây d tr nh v
34
có h COO ng h tr nh v khác chính xác
ỗ trợ cũng thườ ỗ ợ các phương pháp đị ị hơn nên
đượ ử ụ ể
c s d ng khi có th .
COO bi t
là phương pháp định vị đơn giản nhất, phương pháp này cho ết kế
qu v t
ả ị trí định vị trong khu vực lớn tương đương với vùng ế bào của (Cell) đó. Tại
các vùng thành th nh v i các vùng nông thôn, vùng
ị vùng đị ị thườ dướ
ng i 250m2. Tạ
t l m ng.
ế bào định vị ớn hơn ột vài km2 do đó độ chính xác tương ứng giảm xuố
P t bào
hương pháp định vị này được quét theo hình quạt trong các vùng định vị ế
ho k i sau
ặc có thể ết hợp vớ phương pháp xác định khoảng cách theo TA (trình bày
đây Để quét đượ ệ ỉ ầ ố
). c toàn vùng (theo di n tích hình tròn) ta ch c n b trí 3 anten trên
m i tr nh v ng xen k nhau 1200.
ỗ ạm BTS đị ị theo các hướ ẽ
Để tăng độ chính xác ngườ ặ ể ế ợ ớ ộ
i ta dùng sector-ID ho c có th k t h p v i m t
hay c hai k t TA (Timing Advance) và d a tín hi
ả ỹ ậ
thu ựa vào độ ạ
m nh củ ệu. Cả hai
k thu m nh
ỹ ật này ban đầu được dành cho các ục đích khác do đó khi dùng để xác đị
v s d ng thu
ị trí thì có thể ử ụ các thiết bị đã tồn tại trong mạng GSM/GPRS. Kỹ ật TA
s d ng i gian
ử ụ thông tin về sai lệch thời gian được gửi từ BTS tới hiệu chỉnh thờ
phát c a MS sao cho tín hi u t i khe th
ủ ệ ừ ới BTS đúng vớ
MS t ời gian dành cho MS
để ả ừ ớ ỹ ậ ỉ ế
tính ra kho ng cách t MS t i BTS. Tuy nhiên, k thu t TA ch cho bi t MS
trong ph TA.
vùng địa lý của BTS đang ục vụ nó với bán kính xác định được nhờ
Ngoài ra, trong nh c a tín hi u t
m m
ạng thông tin di động MS thường đo độ ạ ủ ệ ừ ộ
m t
s th d
ố BTS và gửi thông tin này đến BTS đang phục vụ nó, vì vậy có ể ựa vào thông
tin độ ạ ệ y để tính ra đượ ị ới độ chính xác cao hơn TA.
m nh tín hi u nà c v v
trí MS
Tuy nhiên, có r t nhi u y u t n ch u qu pháp này
ấ ề ế ố ạ
làm h ế ệ
hi ả ủa phương
c
như đị ở môi trườ ậ ệ ự ạ
a hình, suy hao ng trong nhà (các v t li u xây d ng, hình d ng,
kích c toà nhà y, cell ID và các k nó m c dù có
ỡ ). Như vậ - ỹ ật tăng cườ
thu ng hỗ ợ
tr ặ
m kém
ột số ưu điểm như ít phải thay đổi phần cứng của mạng, ít tốn kém thì độ
chính xác, tính ph c vào m làm cho nh này ch
ụ ộ
thu ật độ ...
cell phương pháp xác đị ỉ
có kh tr t s ít các d ch v .
ả năng hỗ ợ cho mộ ố ị ụ
Hì 2.3
nh . Phương pháp COO

Xây d tr nh v
35
Các bướ ự ện xác đị ị ử ụ ể ắ ắt như
c th c hi nh v trí s d ng Cell ID có th
- nêu v n t
sau:
 Bước 1: Ngườ ậ ủ ọ
i dùng nh p ID/name c a h và Password.
 Bướ ểm tra các thông tin người dùng đế
c 2: Secure App. Server ki n Cell-ID
Server.
 Bướ ựa vào cơ sở ữ ệ ID Server xác minh ngườ ử
c 3: D d li u Cell ID, Cell
- - i s
dụng. Một tin nhắn SMS chứa mã ngẫu nhiên được gửi cho người dùng. Mã tương
t n Server App. trên các kênh mã hóa.
ự cũng được gửi đế
 Bước 4: Khi ngườ ận đượ ắ ứ ọ ậ
i dùng nh c các tin nh n SMS có ch a mã h nh p
m ch
ật mã của máy chủ. Nếu đúng, người dùng được cấp quyền truy cập đến các dị
v an toàn.
ụ
Hì 2.4. Quá trình th s d ng Cell-ID
nh ực hiệ ị
n đ nh vị ử ụ
2.2.2 Time Difference Of Arrival (TDOA)
Phương pháp
Phương pháp này sẽ đo thờ ữ ạ ệ ậ
i gian sai khác gi a các tr m BTS trong vi c nh n
tín hi t thi i gian khác nhau chúng ta dùng h
ệu từ ộ
m ết bị đi động. Để đo thờ ệ ố
th ng
LORAN- - th n,
C. LORAN C là một hệ ống bao gồm 3 hoặc nhiều những trạm nhậ
trong đó có 1 trạ ữ ạ ại đượ ọ
m chính (Master) nh ng tr m còn l c g i là trạ ứ ấ
m th c p
(Secondary). Nguyê -
n lý hoạt động của LORAN C là khi một tín hiệu của trạm
chính đượ ậ ẽ ắt đầu đế ệ ủ ộ ạ ứ ấp đượ
c nh n, nó s b m giây. Khi tín hi u c a m t tr m th c c
nh ng l th
ận thì nó sẽ ừng lại để ấy một TD (Time Difference). Cứ như thế ời gian sai
khác t m chính so v m ph c tính. giá tr
ừ ạ
tr ới các trạ ụ ẽ đượ
s M i
ỗ ị TD đo đượ ộ
c có đ
chính xác kho ng 100 ns ho ng v i kho
ả ặc tốt hơn. Và 100 ns này sẽ tương ứ ớ ảng
30m. Nguyên lý c i gian khác nhau s c minh h
ủa việc đo thờ ẽ đượ ọa như hình vẽ
dưới đây:

Xây d tr nh v
36
Hì 2.5. Minh h
nh ọa phương pháp TDOA
2.2.3 Phương pháp AOA (Angle Of Arrival)
Phương pháp này dự ủ ệ ận đượ ừ ạ
a trên góc c a tín hi u nh c t tr m BTS.
Để ị ầ ố ể ạ ợ ể ủ
tính toán v trí, c n t i thi u 2 tr m BTS khác nhau. Như c đi m c a
phương pháp này ở ỗ ạ ầ ải đượ ị ảng anten để
m i tr m BTS c n ph c trang b 1 m
đo góc củ ệu đế ộ
a tín hi n và m t “Location Calculation and Control Center”
để ạ ị ủ ế ị ộ
m ng tính toán v trí c a thi t b di đ ng.

Xây d tr nh v
37
Hì 2.6. Minh h
nh ọa phương pháp AOA
2.3 trí d a vào s k t h
Xác định vị ự ự ế ợp 2 phương pháp trên
C m ng
ả ạng và thiết bị di động sẽ cùng nhau xác định vị trí. Ta có nhữ
phương pháp sau:
2.3.1 Timing Advance (TA) k p Cell-ID
ết hợ
TA là th i gian c n thi t mà tín hi u c t b
ờ ầ ế ệ ần để đi từ ế
thi ị di độ (MS) đế
ng n
tr c d c u
ạm gố (BTS), sử ụng thông tin về sai lệ h thời gian được gửi từ BTS tới hiệ
chỉ ờ ủ ế ị di độ ệ ừ ế ị di độ ớ
nh th i gian phát c a thi t b ng (MS) sao cho tín hi u t thi t b ng t i
tram BTS đúng vớ ời gian dành cho MS để ả ừ ớ
i khe th tính ra kho ng cách t MS t i
BTS.

Xây dựng phương pháp hỗ trợ định vị chính xác.pdf

Xây dựng phương pháp hỗ trợ định vị chính xác.pdf

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Xây dựng phương pháp hỗ trợ định vị chính xác.pdf

Similar to Xây dựng phương pháp hỗ trợ định vị chính xác.pdf (20)

More from Man_Ebook

More from Man_Ebook (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Xây dựng phương pháp hỗ trợ định vị chính xác.pdf