GPS - Hệ thống định vị toàn cầu

Tới GPS : " Thông tin almanac được cho là valid trong vòng một vài tháng, nhưng ephemeris thì ngắn hơn, chỉ khoảng 15 phút mà thôi. Do đó, bạn nói ephemeris có thể sử dụng 30 ngày e rằng không chính xác ".
Bạn chưa rõ ý của tôi , việc sử dụng 30 ngày chỉ để dự báo về hiện trạng hệ thống tại 1 thời điểm nào đó với 1 điểm quan sát, còn việc xác định vị trí điểm hoàn toàn phụ thuộc vào số liệu thu được từ files đo ( dạng *.dat ) ở thời điểm đo. Ngoài ra khi sử dụng loại máy thu 2 tần xử lý các trạm đo cách xa nhau người ta có thêm 1 số dữ liệu khác để hiệu chỉnh vào kết quả nhận được như số liệu tầng điện ly chẳng hạn ( *. ion ) ... Khi chỉ xử lý số liệu ở 2 trạm quan sát ko cách xa nhau thì ko cần đến mà người ta sẽ sử dụng mô hình chuẩn ( Hốp - phin chẳng hạn ).
Còn almanac thi theo tôi biết thu được sau khi xử lý đầu vào là ephemeris., chỉ dùng để dự đoán thời gian quan sát cho phù hợp yêu cầu của người sử dụng. Ephemeris luôn luôn được cập nhật ít nhất 3 lần trong 1 ngày từ 3 trạm hiệu chỉnh số liệu ( UPLOAD STATION ). 3 trạm này có nhiệm vụ thu nhận các thông tin sau sử lý của trạm điều khiển trung tâm và phát lại các thông tin đó tới các vệ tinh trong hệ thống để chuyển tới người sử dụng. Trước khi lập lịch thu tín hiệu chỉ cần cho máy thu ra ngoài trời bật máy 5 phút để lấy ephemeris mới nhất rồi import vào là Ok, có almanac sử dụng 30 ngày.
pioneer10
Được pioneer10_vn sửa chữa / chuyển vào 09:19 ngày 14/05/2003

Bây giờ thì hiểu rồi.
Mỗi vệ tinh đều truyền Almanac của cả hệ thống.
Nhưng mỗi vệ tinh chỉ truyền ephemeris của bản thân nó. Do đó muốn nhận ephemeris của tất cả các vệ tinh, bạn cần 12 giờ. (vì mỗi vệ tinh bay quanh trái đất 1 vòng hết 12 giờ, do đó với thời gian này, ta có thể chắc chắn rằng có thể nhìn thấy mỗi vệ tinh ít nhất 1 lần)
Nhân tiện post lại cái hình 3 trạm Upload.

Tại đây có một bài (tiếng Anh) về ephemeris và almanac cho bạn nào muốn tham khảo: http://gpsinformation.net/main/almanac.txt
GPS
Lat 10o48.528'
Lon 106o44.203'
UTM 48
689874 E
1195378 N
Được gps sửa chữa / chuyển vào 23:23 ngày 13/05/2003

Về code ( mã ) trong GPS
Như các bạn đã biết, mỗi 1 vệ tinh trong hệ thống đều có đồng hồ nguyên tử ( với độ chính xác rất cao ) để làm cơ sở cho thiết bị phát tần số chuẩn 10,23Mz. Tần số này điều biến 2 sóng tải L1 = 1575,42Mz và L2 = 1227,60Mz.
Các sóng tải L1, L2 được điều biến bởi 3 loại code sau :
P - code ( Precition code ) là code chính xác có tần số 10,23MHz, độ dài toàn phần 267 ngày. Tuy vậy người ta đã chia code này thành các đoạn có độ dài 7 ngày và gắn cho mỗi vệ tinh trong hệ thống GPS một trong các đoạn code như thế, cứ sau 1 tuần lại thay đổi
nên khó bị giải mã để sử dụng nếu ko được phép. P - code điều biến cả 2 sóng tải L1 và L2
C/A - code ( Coarce/Acquisition code ) là code thô/ thâu tóm có tần số 1,023MHz, nó chỉ điều biến sóng tải L1, C/A - code được sử dụng cho mục đích dân sự, mỗi vệ tinh được gán 1 C/A - code riêng biệt.
D - code là code dùng để truyền lịch vệ tinh mới nhất, thông số của lớp khí quyển sóng điện từ truyền qua, thời gian của hệ thống, sai số đồng hồ vệ tinh, phân bố của các vệ tinh trên quỹ đạo... Nó điều biến cả 2 sóng tải L1 và L2.
Tại sao thiết bị phát tần số chuẩn lại là 10,23Mz ? Chính là do ..... ảnh hưởng của thuyết tương đối, tôi sẽ quay về vấn đề này lần sau.
pioneer10

Hấp dẫn quá !!!
Đề nghị bạn trình bày vấn đề càng chi tiết và dễ hiểu càng tốt với hình vẽ và ví dụ minh hoạ.
Riêng với code and pattern, gps xin giới thiệu đến các bạn một trang web trình bày khá rõ ràng và mạch lạc vấn đề này. gps đã cố gắng dịch và post trong chủ đề này cách đây không lau nhưng không thành công lắm. (Chủ yếu là do chuyên môn của gps còn rất hạn chế)
http://www.topconps.com/gpstutorial/Chapter2.html#Codes%20and%20Patterns
GPS
Lat 10o48.528'
Lon 106o44.203'
UTM 48
689874 E
1195378 N
Được gps sửa chữa / chuyển vào 12:41 ngày 14/05/2003

GPS hiện đang là chuẩn thời gian cho rất nhiều ứng dụng khác nhau dù TempelTuttle có muốn hay không. (Xin vui lòng sang box Điện-Điện tử-Viễn thông xem bài của bác Tèo). Hàng trăm km là cái đinh gì nếu so với bán kính quĩ đạo vệ tinh. Nếu muốn biết thì nói năng cẩn thận tí có khi bác gps giải thích cho mà nghe.
Bác gps ơi, giải thích chỗ này cho em nghe với.

GPS và ảnh hưởng do Hiệu ứng Thuyết tương đối
Như tôi đã nói ở trên " Tại sao thiết bị phát tần số chuẩn lại là 10,23Mhz ? Chính là do ..... ảnh hưởng của thuyết tương đối ".
Đồng hồ vệ tinh đặt trong vệ tinh chuyển động với vận tốc cao, theo luận điểm của thuyết tương đối hẹp sẽ xuất hiện hiện tượng thời gian " chậm lại ". Ta giả thiết tốc độ của vệ tinh trong hệ toạ độ quán tính địa tâm là Vs = 3874m/s thì tần số của đồng hồ đặt trên vệ tinh sẽ chịu ảnh hưởng bởi đại lượng :
df1 = fs - f = - ( Vs/2c )2.f = - 0,835.10-10.f
Trong CT này thì f là tần số của đồng hồ trong hệ toạ độ quán tính, fs là tần số của đồng hồ đặt trên vệ tinh, c là tốc độ truyền sóng điện từ trong chân không.
Xét trên thực tế thì đồng hồ đặt trên máy thu do hiện tượng tự quay của trái đất cũng sinh ra hiệu ứng thuyết tương đối, trị số của nó quyết định bởi vị trí địa lý nơi đặt trạm máy thu ( độ vĩ địa lý ), nhưng vì trị số này là rất nhỏ và trên mỗi điểm là 1 hằng số cho nên trong quá trình xử lý số liệu thu được đã tự động cộng gộp vào trong sai số của đồng hồ máy thu, ta ko phải xét đến.
Thuyết tương đối rộng, khi đồng hồ đặt ở 2 vị trí có lực hấp dẫn ( trọng lực ) khác nhau thì tần số đồng hồ ở 2 vị trí này sẽ chịu 1 số chênh df2 = ( Ws - Wt ).f/ c2. Với khoảng cách giữa vệ tinh và trái đất là rất lớn so với bán kính Trái đất nên coi vệ tinh và trái đất như là 2 chất điểm, có ảnh hưởng của thuyết tương đối rộng là df2 = 5,284.10-10.f
Ảnh hưởng của thuyết tương đối rộng so với ảnh hưởng của thuyết tương đối hẹp, như ta đã thấy, lớn hơn nhiều.
Tổng ảnh hưởng do Hiệu ứng thuyết tương đối là df = 4,449.10-10.f
Như vậy tổng hiệu ứng của thuyết tương đối làm cho 1 đồng hồ sau khi đặt trên 1 vệ tinh chuyển động quanh trái đất thì tần số sẽ tăng so với mặt đất là 4,449.10-10.f . Biện pháp đơn giản nhất mà các nhà chế tạo đồng hồ cho vệ tinh đã làm là giảm tần số đồng hồ này đi 1 lượng 4,449.10-10.f. Tần số tiêu chuẩn của đồng hồ vệ tinh là 10,23 MHz, do đó khi chế tạo người ta làm giảm còn 10,22999999545 Mhz. Khi đưa các vệ tinh vào quỹ đạo, do chịu ảnh hưởng của thuyết tương đối , tần số này sẽ biến thành tần số tiêu chuẩn 10,23 Mhz.
Nhân tiện, nói luôn về hệ thống thời gian 1 chút, cái này rất quan trọng vì sử dụng trong đo khoảng cách. Đồng hồ trên vệ tinh trong hệ thống GPS và đồng hồ nmáy thu đều dùng hệ thống thời gian GPS. Hệ thống thời gian GPS và giờ thế giới UTC tương tự như nhau, đều là giờ nguyên tử. Tuy nhiên giờ thế giới UTC và UT1 cố giữ cho thống nhất ( 2 hệ thống này chênh nhau nhỏ hơn 1s , vì vậy khi chênh 1s thì lại điều chỉnh lại cho thống nhất, gọi là " giây nhảy ". Giờ GPS ko có " giây nhảy ", cho nên thời gian là liên tục ( đang thu tín hiệu mà nhảy thi có mà ... đứt ). Giờ GPS và UTC được đối chuẩn vào 0 h ngày 6/1/1980. Hiện tại giờ GPS đã vượt trước giờ thế giới UTC khoảng 4s.
pioneer10

Không nhất thiết phải bật 2 máy đồng thời vì điều đó hoàn toàn không có ý nghĩa gì. Thứ nhất, so với tốc độ ánh sáng thì con người không thể làm được việc đó. Thứ hai, nếu có thể làm được thì hai máy sẽ không fix cùng thời điểm. Và thứ ba, nếu hai máy fix cùng thời điểm cũng không có ứng dụng gì. Trong thực tế, như bạn chuotdong đã viết, có những trạm quảng bá thông tin DGPS 24/24. Người ta sử dụng hệ số hiệu chỉnh từ các đài phát này mà không quan tâm đến trạm phát bật máy từ lúc nào.
GPS
Lat 10o50.425'
Lon 106o40.468'
UTM 48
683047 E
1198838 N
Được gps sửa chữa / chuyển vào 17:35 ngày 14/02/2003
Được gps sửa chữa / chuyển vào 22:39 ngày 15/02/2003
[/quote]
Chắc GPS chỉ dùng các loại máy sử dụng cho mục đích dân sự nên chưa biết đến phương pháp định vị GPS này đấy thôi. Đây là phương pháp thông dụng nhất hiện nay đấy, và Việt Nam đã bắt đầu ứng dụng từ năm 1990, đến nay thì quá tốt rồi. Trong chuyên ngành bon tôi gọi cách định vị này là ĐỊNH VỊ TĨNH hay ĐỊNH VỊ TƯƠNG ĐỐI cũng là nó cả.
Đây là 1 phần lãnh thổ VN với các điểm định vị bằng GPS
Có thời gian tôi sẽ trình bày kỹ hơn về nguyên lý, phương pháp và lĩnh vực hiện nay đang ứng dụng.
pioneer10

gps xin giới thiệu một trang web có rất nhiều thông tin về GPS và mọi thứ liên quan: http://www.gpsinformation.org
Ngoài thông tin, các tác giả còn đánh giá, so sánh ưu nhược điểm của các loại máy thu, phần mềm, vv... Trong nhiều trường hợp, họ chỉ đưa thông tin cho chúng ta tự so sánh và quyết định.
Trên trang web này, gps có đọc một bài so sánh các loại anten. Có 2 loại chính là loại lồi - Helix (như ĐTDĐ Ericsson) hoặc loại kín - Patch (như đa số Nokia). Theo bài viết này thì cả hai loại đều có ưu và nhược điểm riêng: http://www.gpsinformation.org/joe/gpsantennaspecs.htm tuy nhiên, gps vẫn thấy loại Helix tuy có hơi xấu nhưng lại tốt hơn nhiều. Bằng chứng là gps (đã từng) có 2 cái dùng patch antenna là Lowrance iFinder và Garmin eTrex Vista, cả hai đều chỉ thỉnh thoảng mới bắt được tín hiệu WAAS mà thôi, trong khi đó, cái Magellan Meridian Gold của gps bắt tín hiệu này rất dễ dàng, dù là đang ngồi trong xe. Các máy có patch antenna hay bị mất 3D fix khi được dùng trên xe chạy trong thành phố. Vậy mà cái Meridian này vẫn hoạt động hết sức xuất sắc, ngoài fix 3D ra, nó còn thu được cả WAAS làm cho sai số giảm chỉ còn khoảng 3 m mà thôi.
Trước đây gps có 1 cái Magellan 315, cái này cũng có anten lồi và bắt sóng cực kỳ tốt. Vì vậy gps vẫn có cảm giác rằng lồi vẫn tốt hơn. Cái Meridian tuy có anten helix nhưng lại được dấu kín bên trong nên trông vẫn rất đẹp, lại không sợ bị gãy, chỉ có điều hơi thô mà thôi.
gps không tìm thấy hình minh hoạ cho Meridian nhưng có cái tương tự cho SporTrak Pro để các bạn tham khảo.
Với patch antenna, vị trí thu sóng tốt nhất là đặt máy nằm trên mặt phẳng ngang, như vậy thì màn hình của máy sẽ hướng lên trời. Với helix, bạn nên cho antenna ở vị trí thẳng đứng, như vậy sẽ làm cho hầu hết máy thu (với anten cố định) có phương thẳng đứng. Đó cũng là một chú ý nhỏ để các bạn chọn máy thu phù hợp. Ví dụ các bạn đeo ở thắt lưng thì helix là tốt hơn, nhưng nếu bạn gắn nó bên cạnh đồng hồ tốc độ xe máy (tức trên mặt phẳng ngang) thì patch lại là lưạ chọn hợp lý.
ĐỊNH VỊ TĨNH hay ĐỊNH VỊ TƯƠNG ĐỐI: không biết có phải bạn định nói tới DGPS hay một biến thể của nó là post processing hay không ?
Còn việc bật 2 máy thu GPS để loại trừ sai số thường dẫn đến cái gọi là "Poor man DGPS". Xem thêm tại đây: http://gpsinformation.net/main/poordgps.htm
gps không định nói rằng cách bạn làm là rơi vào tình trạng này, đơn giản bởi vì bạn có thiết bị và nguồn phát chuẩn để so sánh. Các máy thu GPS dân dụng hiện đại hầu hết đều được trang bị sẵn "DGPS ready", nghĩa là nếu cần, các bạn có thể mua máy thu tín hiệu DGPS và chỉ cần nối vào là có thể loại trừ đáng kể các sai số. Hay nói cách khác là bên trong máy đã tích hợp sẵn khả năng xử lý tín hiệu DGPS.
GPS
Lat 10o48.528'
Lon 106o44.203'
UTM 48
689874 E
1195378 N
Cuối cùng, chưa viết xong đã phải post vì đã hết giờ nghỉ trưa, vậy mà đã có bạn ưu ái tặng cho bài viết này 4 sao rồi
Được gps sửa chữa / chuyển vào 15:48 ngày 16/05/2003

gps chỉ biết 1 vụ giải cứu phi công ở Nam tư, đó là vụ giải cứu đại uý Scott O'Grady, phi công điều khiển chiếc F-16 bị bắn rơi vào ngày 2 tháng 6 năm 1995.
Vào khoảng 2 giờ sáng ngày 6 tháng 6 1995, tức sau khi bị bắn rơi 4 ngày, một phi công Mỹ nghe "Basher 52" trên máy truyền tin, đó chính là mật danh của Scott. Sau vài trao đổi ngắn, anh ta đã có toạ độ của Scott và chỉ sau 4 giờ, đội giải cứu gồm các thành viên của 24th Marine Expe***ionary Unit và Tactical Recovery of Aircraft Personnel (gọi tắt là TRAP) đã giải cứu thành công Scott.
Người Mỹ, báo chí Mỹ đã ca tụng Scott như một anh hùng. Bản thân Scott lại mang ơn các thành viên đội giải cứu đã liều chết để cứu anh ta. Nhưng cần phải nhắc đến vai trò không thể thiếu của chiếc máy thu GPS trong bộ life vest của Scott. Nhờ nó mà chiến dịch giải cứu có thể tiến hành với độ chính xác phẫu thuật. (Và đó cũng là lý do để đăng bài này trong chủ đề về GPS )
GPS
Lat 10o48.528'
Lon 106o44.203'
UTM 48
689874 E
1195378 N

Chào baphicr,
Thuyết tương đối (rộng lẫn hẹp) dĩ nhiên là có ảnh hưởng nhất định trong việc thiết kế và vận hành hệ thống GPS. Điều đó có nghĩa là các kỹ sư phải đưa vào tính toán của mình những công thức phản ánh các ảnh hưởng này, làm thêm các thí nghiệm để so sánh độ chính xác của các phép tính; chứ thuyết tương đối không bảo rằng hệ GPS là viễn tưởng hoặc ngốc nghếch điên rồ. Một bằng chứng là nó đang tồn tại và hoạt động.
Hệ GPS cung cấp 3 thông tin chính: toạ độ, vận tốc và thời gian hay PVT và bộ quốc phòng Mỹ cũng công khai độ chính xác của ba thông số PVT trên trang web của mình. Một trong các ứng dụng quan trọng của hệ GPS là cung cấp thời gian chuẩn. Hầu hết (gps không biết có phải là tất cả hay không) các nốt mạng của hệ thống thông tin (communication nodes) đều dùng thời gian chuẩn từ GPS để làm cơ sở đồng bộ hoá hệ thống. Và dĩ nhiên, GPS cũng có sai số thời gian nhất định (dù được chọn làm chuẩn), một khi đã nói đến tương đối thì bạn phải biết chấp nhận sai số, và sai số là bao nhiêu là chấp nhận được. Chứ không phải vì có sai số mà phương pháp đo khoảng cách này không thể tồn tại.
GPS
Lat 10o48.528'
Lon 106o44.203'
UTM 48
689874 E
1195378 N