Các loại sai số trong đo GPS

0
43

Việc định vị bằng các hệ thống định vị toàn thị trường quốc tế về thực chất được xây dựng trên phép giao hội khoảng cách từ các vệ tinh có tọa độ đã biết. Khoảng cách từ các vệ tinh đến các điểm xem xét được xác nhận theo thời gian lan truyền sóng vô tuyến trong không gian.

Như thế kết quả xác nhận thời gian lan truyền sẽ chịu ràng buộc trực tiếp của độ đúng đắn đo thời gian trên các đồng hồ vệ tinh & trong máy thu; còn vận tốc của sóng lệ thuộc vào điều kiện của môi trường lan truyền. không chỉ thế độ đúng đắn của địa điểm điểm còn lệ thuộc vào sai số tọa độ vệ tinh & một số nguồn tác động khác.

1. Sai số do tầng áp suất khí quyển

  • Tác động khúc xạ tầng điện ly

Đây là sai số do hiện tượng khúc xạ tia sóng đi từ khoảng trống vũ trụ vào tầng trước hết của khí quyển. Sai số này không gây tác động lớn tới kết quả đo trong khoảng cách ngắn mà chỉ tác động lớn trên khoảng cách dài.

  • Tác động khúc xạ tầng đối lưu

Tầng đối lưu có độ cao đến 8 km đối với mặt đất là tầng làm khúc xạ so với tín hiệu GPS đo chiết suất thay đổi. Cho nên số cải chính mô hình khí quyển phải được ứng dụng so với trị đo của sản phẩm một tần số & cả máy hai tần số.

XEM THÊM  Động cơ "quái vật" của NASA trình làng thành công: Thế giới có tên lửa đẩy mạnh nhất hành tinh

Sóng điện từ khi đi ngang qua tầng đối lưu thì vận tốc truyền bị biến đổi, băng thông sóng cũng bị cong. Sai số khoảng cách do tầng đối lưu gây ra trên thiên đỉnh khoảng 2,3 m, khi khoảng thiên đỉnh z – 80° thì sai số này có giá trị khoảng 13 m.

2. Sai số do hiện tượng đa đường dẫn (Multipath)

Này là những tín hiệu từ vệ tinh không đến thẳng anten máy thu mà đập vào mặt phẳng phản xạ nào đó chung quanh rồi mới đến máy thu. Như thế kết quả đo sẽ bị sai lệch.

Để tránh hiện tượng này, ăng-ten cần có tầm nhìn vệ thấu hiểu thoáng với ngưỡng góc cao trên 15°. Việc chọn ngưỡng góc cao 15° nhằm giảm tác động bất lợi của chiết quang của khí quyển & hiện tượng đa tuyến.

3. Sai số đồ hình vệ tinh do góc ngưỡng gây ra

Khi đo GPS cần phải nhận được tín hiệu của ít nhất 4 vệ tinh, tức là cần có tầm nhìn thông tới các vệ tinh đó. Tín hiệu GPS là sóng cực ngắn trong phổ điện từ, có thể xuyên qua mây mù, song không thề truyền qua được tán cây hoặc các vật che đậy.

Cho nên tầm nhìn vệ thấu hiểu thoáng có tầm trọng yếu đặc biệt so với công tác đo GPS. Khi sử dụng trị đo pha cần phải đảm bảo thu tín hiệu vệ tinh trực tiếp, liên tục nhằm xác nhận số nguyên lần bước sóng bắt đầu.

4. Sai số do đồ hình vệ tinh

Chỉ số miêu tả đồ hình vệ tinh gọi là hệ số phân tán độ đúng đắn – hệ số DOP. Chỉ số DOP là số nghịch đảo thể tích của khối tỷ diện tạo nên giữa các vệ tinh & máy thu, chỉ số DOP chia ra các loại:

XEM THÊM  Nguyệt thực: Truyền thuyết xa, ảnh hưởng gần

PDOP – chỉ số phân tán độ đúng đắn về địa điểm (Positional DOP).

TDOP – chi số phân tán độ đúng đắn về thời gian (Time DOP).

HDOP – chỉ số phân tán độ đúng đắn về bề mặt (Horizontal DOP).

VDOP – chỉ số phân tán độ đúng đắn về cao độ (Vertical DOP).

GDOP – chỉ số phân tán độ đúng đắn về hình học (Geometric DOP).

Đồ hình phân bố vệ tinh được kiến trúc sao cho chỉ số PDOP đạt xấp xỉ 2,5 với xác suất 90% thời gian. Đồ hình vệ tinh đạt yêu cầu với chỉ số PDOP <6

5. Một số các sai số khác

5.1. Sai số đồng hồ vệ tinh & đồng hồ máy thu

Đây là sai số của đồng hồ vệ tinh, sai số của đồng hồ máy thu &    sự không đồng bộ giữa chúng. Đồng hồ trên vệ tinh được trạm điều khiển trên mặt đất theo dõi, & thành ra nếu phát hiện có sai lệch, trạm này sẽ phát tín hiệu chỉ thị nhắc nhở số cải chính cho máy thu GPS biết để giải quyết.

5.2. Sai số của quỹ đạo vệ tinh

Chuyển động của vệ tinh trên quỹ đạo không tuân thủ theo định luật Kepler do có nhiều ảnh hưởng nhiễu như: tính không đồng nhất của trọng trường Trái Đất, ảnh huởng của sức hút Mặt Trăng, Mặt Trời & các thiên thể khác, sức cản của khí quyển, căng thẳng của bức xạ của Mặt Trăng, Mặt Trời, …

Địa điểm tức thời của vệ tinh chỉ có thể được xác nhận theo mô hình chuyển động được xây dựng trên nền tảng các số liệu xem xét từ các trạm có độ đúng đắn cao trên mặt đất thuộc đoạn điều khiển của hệ thống GPS & hiển nhiên có chứa sai số.

XEM THÊM  Những điều bí mật bất ngờ về 12 chòm sao (Phần 1)

5.3. Sai số do ngưòi đo

Khi đo GPS, tâm hình học của anten máy thu cần đặt đúng đắn trên tâm móc điểm đo theo đường dây dọi. Anten phải đặt thăng bằng, chiều cao từ tâm mốc đến tâm hình học của anten cần đo & ghi lại đúng đắn. Đo chiều cao anten không đúng thường là lỗi hay mắc phải của người đo GPS. Ngay cả khi xác nhận tọa độ phẳng thì việc đo chiều cao cũng trọng yếu vì GPS là hệ thống định vị 3 chiều, sai số chiều cao sẽ lan truyền sang địa điểm bề mặt & trái lại.

5.4. Sai số do lệch tâm pha của anten

Tâm pha là 1 điểm nằm bên trong anten, là nơi tín hiệu GPS thay đổi thành tín hiệu trong mạch điện, các trị đo khoảng cách được tính vào điểm này.

Điều này có ý nghĩa trọng yếu so với công tác trắc địa. Khi chế tác, anten đã được kiểm định sao cho tâm pha trùng với tâm hình học của nó. Không những thế tâm pha biến đổi địa điểm lệ thuộc vào đồ hình vệ tinh, tác động này có thể kiểm định trước khi đo hoặc sử đụng mô hình tâm pha ở công đoạn tính giải quyết.

Quy định cần phải tuân theo là khi đặt anten cần dóng theo cùng 1 phía (thường là hướng Bắc) & tốt nhất sử dụng cùng một loại anten cho cùng một ca đo.

Xem thêm bài viết thuộc chuyên mục: Khoa học vũ trụ