Download miễn phí Đồ án Nghiên cứu hệ thống dẫn đường DGPS và ứng dụng trong điều khiển giao thông



MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG DẪN ĐƯỜNG. 3
1.1 KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG DẪN ĐƯỜNG 3
1.1.1 KHÁI NIỆM DẪN ĐƯỜNG 3
1.2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHỮNG PHƯƠNG PHÁP DẪN ĐƯỜNG 3
1.2.1 DẪN ĐƯỜNG BẰNG MỤC TIÊU 3
1.2.2 DẪN ĐƯỜNG BẰNG DỰ ĐOÁN 4
1.2.3 DẪN ĐƯỜNG THIÊN VĂN HỌC 4
1.2.4 DẪN ĐƯỜNG QUÁN TÍNH 4
1.2.5 DẪN ĐƯỜNG VÔ TUYẾN ĐIỆN (RADIO NAVIGATION) 5
1.2.6 HỆ THỐNG DẪN ĐƯỜNG GPS 6
1.3 KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG DẪN ĐƯỜNG GPS 6
CHƯƠNG II: HỆ THỐNG DẪN ĐƯỜNG GPS VÀ NGUYÊN LÝ XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ, SAI SỐ CỦA HỆ THỐNG VÀ CÁCH KHẮC PHỤC 9
2.1 CẤU TẠO CỦA HỆ THỐNG DẪN ĐƯỜNG GPS. 9
2.1.1 GIỚI THIỆU CHUNG. 9
2.1.2 PHẦN KHÔNG GIAN. 10
2.1.3 PHẦN ĐIỀU KHIỂN. 13
2.1.4 PHẦN NGƯỜI SỬ DỤNG. 15
2.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG DẪN ĐƯỜNG GPS. 17
2.2.1 NGUYÊN LÝ CHUNG ĐỂ XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ. 17
2.3 TÍN HIỆU GPS. 21
2.3.1 CẤU TRÚC TÍN HIỆU GPS. 21
2.3.2 CẤU TRÚC DỮ LIỆU GPS. 26
2.4 TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH CHÍNH XÁC MỤC TIÊU 29
2.4.1 TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ MÁY THU 29
2.4.2 TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH VẬN TỐC MÁY THU 32
2.5 CÁC SAI SỐ (LỖI) THƯỜNG GẶP CỦA HỆ THỐNG 33
2.5.1 SAI SÈ DO RÀO CẢN “SA” (SELECTIVE AVAILABILITY ERRORS) 33
2.5.2 SAI SỐ TRUYỀN TRONG TẦNG ĐIỆN LY (IONOSPHERIC PROPAGATION ERRORS). 34
2.5.3 SAI SÈ DO TẦNG ĐỐI LƯU (TROPOSPHERIC PROPAGATION ERRORS) 36
2.5.4 SAI SÈ DO SỰ ĐA ĐƯỜNG TRUYỀN (MULTI PATH ERRORS) 38
2.5.5 SAI SÈ DO DỮ LIỆU LỊCH THIÊN VĂN (EPHEMERIS DATA ERROS) 40
2.5.6 SAI SÈ DO ĐỒNG HỒ MÁY THU (RECEIVER CLOCK ERROS) 40
2.6 HỆ THỐNG DẪN ĐƯỜNG DGPS 43
2.6.1 DGPS LÀ GÌ? 43
2.6.2 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG DẪN ĐƯỜNG DGPS 44
2.6.2.1 CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG DGPS. 45
2.6.2.2 PHÂN LOẠI DGPS. 46
2.6.2.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA DGPS 46
2.6.3 CẤU TRÚC DỮ LIỆU DGPS 48
CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG DGPS TRONG ĐIỀU KHIỂN GIAO THÔNG 52
3.1 ỨNG DÔNG DGPS TRONG NGÀNH ĐƯỜNG SẮT 52
3.1.1 TỔNG QUAN CHUNG VỀ TÍN HIỆU ĐƯỜNG SẮT 52
3.1.2 ỨNG DỤNG DGPS TRONG GIAO THÔNG ĐƯỜNG SẮT 54
3.1.2.1 ỨNG DỤNG DGPS TRONG VIỆC TỰ ĐỘNG CẢNH BÁO TỐC ĐỘ ĐOÀN TÀU 56
3.1.2.2 ỨNG DÔNG TRONG VIỆC TỰ ĐỘNG CẢNH BÁO TỚI GẦN ĐƯỜNG NGANG 60
3.1.2.3 ỨNG DỤNG DGPS TRONG VIỆC XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN ĐOÀN TÀU 66
3.1.2.4 ỨNG DỤNG DGPS TRONG VIỆC TẬP TRUNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN ĐOÀN TÀU 68
3.1.2.5 ỨNG DỤNG DGPS TRONG HỆ THỐNG OCC 70
3.2 ỨNG DỤNG DGPS TRONG GIAO THÔNG ĐƯỜNG BỘ 74
3.3 ỨNG DỤNG DGPS TRONG ĐIỀU KHIỂN GIAO THÔNG HÀNG KHÔNG 78
3.4 ỨNG DỤNG DGPS TRONG GIAO THÔNG ĐƯỜNG THUỶ 80
CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ ĐỐI CHIẾU 84
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 86
TÀI LIỆU THAM KHẢO 86
 
 


http://s1.liketly.com/flash/edoc/jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-swf-2013-12-27-do_an_nghien_cuu_he_thong_dan_duong_dgps_va_ung_du.u4nULkUuWB.swf /tai-lieu/de-tai-ung-dung-tren-liketly-51402/
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí

Tóm tắt nội dung tài liệu:

theo đường truyền có thể xác định được tính chất khóc xạ, nhưng những phép đo hiếm khi có giá trị với người sử dụng. Tuy nhiên việc sử dụng mô hình khí quyển tiêu chuẩn cho trễ của khí khô cho phép việc xác định trễ cùc điểm trong khoảng 0.5 m và mét sai số tại các góc nâng khác xấp xỉ bằng lỗi cực điểm nhân với cosec của góc nâng. Những mô hình khí quyển tiêu chuẩn này được dùa trên những quy định của quan điểm về khí và thừa nhận rằng tính khúc xạ của líp khí quyển hình cầu là bất biến ngay cả khi mật độ điện tử trong tầng này biến thiên theo thời gian. Sù ước lượng của trễ khí khô có thể được cải thiện đáng kể nếu ta đo được áp lực bề mặt và nhiệt độ trung bình của líp khí này, điều đó dẫn đến việc giảm lỗi xuống còn khoảng 2-5% trong tổng lỗi tầng này gây lên.
Thành phần trễ tầng đối lưu do hơi nước (độ cao so với mặt biển khoảng 12 km), điều khó khăn hơn là bởi vì có một líp không khí đáng kể và sự biến đổi theo thời gian của hơi nước trong khí quyển. Rất may, trễ này chỉ chiếm khoảng 10% trong tổng số trễ do tầng đối lưu gây ra, với giá trị sai sè 5-30 cm Nếu không tính đến sự biến thiên của nó có thể giảm xuống 2-5 cm.
Trong thực tiễn, một mô hình của khí quyển chuẩn tại vị trí ăng ten có thể được sử dụng để ước lượng trễ cực điểm kết hợp cho cả thành phần độ Èm và khô. Trễ được được làm mẫu nh­ trễ cực điểm bị tăng lên do một nhân tố mà nó là một hàm số của góc nâng của vệ tinh. Tại cực điểm, nhân tố này là đồng nhất, và nó tăng cùng với sự giảm của góc nâng khi mà độ dài của đường truyền qua tầng đối lưu tăng lên. Giá trị đặc trưng của nhân tố nhân là 2m ở góc nâng 300, bằng 4m ở 150, 6m ở 100 và bằng 10 ở 50. Độ chính xác của việc làm giảm sai sè theo mô hình hoá tại những góc nâng thấp, sai số cực điểm chỉ còn 1m tại góc nâng 10o. Ngày nay, nhiều nghiên cứu đi vào sự phát triển và kiểm tra những mô hình tầng đối lưu khác nhau.
Mặc dù một máy thu GPS không thể đo lỗi bằng mã giả khoảng cách ngẫu nhiên do tầng đối lưu gây lên, nhưng việc ứng dụng GPS vi phân (DGPS) có thể luôn làm giảm lỗi tới giá trị nhỏ nhất bằng việc tận dụng thuận lợi của tương quan của tầng đối lưu trên bề mặt trái đất ở hai điểm trong vòng khoảng 100 – 200 km.
SAI SÈ DO SỰ ĐA ĐƯỜNG TRUYỀN (MULTI PATH ERRORS)
Đa đường truyền đơn giản là máy thu GPS tiếp nhận tín hiệu phản xạ của vệ tinh nh­ hình dưới đây thể hiện.
Hình 20: Tín hiệu đa đường truyền
Sự đa đường truyền gây ra bởi sự phản xạ tín hiệu từ do tín hiệu phản xạ từ các toà nhà cao tầng, các ngọn núi… Sù đa đường truyền là một nguồn có ảnh hưởng lớn đến lỗi trong GPS. Các vật thể lân cận máy thu có thể phản xạ tín hiệu GPS, kết quả là tạo ra mét hay nhiều hơn các tín hiệu phản xạ đến máy thu (còn gọi là đường truyền thứ yếu). Các đường truyền thứ yếu này chồng lên tín hiệu trực thị, nó luôn có thời gian truyền lớn hơn và có thể làm biến đổi đáng kể biên độ và pha của tín hiệu trực thị.
Những sai sè do sự đã đường truyền có thể không thể khắc phục được bằng việc sử dụng DGPS, bởi vì chúng phụ thuộc vào địa hình lân cận máy thu không có sự phòng vệ đã đường dẫn, những lỗi khoảng cách mã C/A thường vào khoảng 10m. Đa đường dẫn có thể không chỉ gây ra lỗi khoảng cách lớn mà còn làm nhiễu loạn pha của sóng mang trong những ứng dụng trắc địa chính xác.
Đa đường dẫn được chia thành 2 loại là: tĩnh và động. Đối với những máy thu ở trạng thái tĩnh sù thay đổi đường truyền hình học là chậm vì các vệ tinh chuyển động ngang qua bầu trời, tạo ra các thông số đa đường dẫn về cơ bản là không đổi trong vài phót. Tuy nhiên, trong các ứng dụng di động có thể có sự biến động nhanh trong một phần nhỏ của giây. Do đó, những kỹ thuật làm giảm nhẹ ảnh hưởng của đa đường truyền khác nhau thường được áp dông cho hai loại đa đường truyền nói trên.
Có một vài cách để giải quyết vấn đề này. Hầu hết các máy thu đều có một vài cách “nhìn nhận” và so sánh tín hiệu đến chính xác và tín hiệu không chính xác. Khi mà sự phản xạ tín hiệu đa đường truyền di chuyển theo một đường truyền dài, nó sẽ đến trễ sau một phần nhỏ của giây, và làm cho tín hiệu đó yÕu hơn so với tín hiệu trực thị. Bằng việc nhận ra rằng có hai tín hiệu, mét đến trước, một trễ hơn và yếu hơn tín hiệu kia, máy thu có thể loại bỏ tín hiệu trễ hơn. Điều này có được là do khả năng nhận biết đa đường dẫn của máy thu. Máy thu loại tốt cũng sử dông angten có tính “định hướng chung” để giảm mức độ ảnh hưởng của đa đường truyền. Tính định hướng chung của angten được thiết kế để loại bỏ bất kỳ tín hiệu nào đền máy thu có phương gần trùng với phương tiếp tuyến với trái đất (các tín hiệu phản xạ hay thứ yếu thường có phương gần trùng với phương tiết tuyến với trái đất tại vị trí của máy thu), nghĩa là chúng ưu tiên các tín hiệu trực thị lên hàng đầu.
SAI SÈ DO DỮ LIỆU LỊCH THIÊN VĂN (EPHEMERIS DATA ERROS)
Những lỗi nhỏ trong truyền dữ liệu lịch thiên văn bởi mỗi vệ tinh, gây ra những lỗi tương ứng trong việc tính toán vị trí của vệ tinh (ở đây chúng ta loại trừ thành phần lỗi thiên văn của SA, được xem như một nguồn lỗi riêng biệt). Vệ tinh thiên văn được xác định bởi trạm chủ điều khiển của thành phần GPS mặt đất dùa trên sự kiểm tra tín hiệu riêng biệt bởi bốn trạm kiểm tra. Bởi vì vị trí của những trạm này được nhận biết chính xác, một quy trình định vị “đảo” có thể tính thông số quỹ đạo của vệ tinh như thể chúng là những người sử dụng. Quy trình này được giúp đỡ bởi những đồng hồ chính xác ở những trạm kiểm tra và bằng việc kiểm tra trên mét chu kỳ dài của thời gian cùng với quy trình lọc tối ưu nhất. Dùa trên những tính toán tham số quỹ đạo đạt được, trạm điều khiển tải dữ liệu lịch thiên văn lên mỗi vệ tinh, sau đó truyền dữ liệu tới người sử dông qua thông tin dữ liệu dẫn đường. Những lỗi trong định vị vệ tinh khi tính toán từ dữ liệu thiên văn điển hình xảy ra trong lỗi dải băng Ýt hơn 1m. Những cải tiến trong việc kiểm tra vệ tinh sẽ chắc chắn còn giảm lỗi này hơn nữa.
SAI SÈ DO ĐỒNG HỒ MÁY THU (RECEIVER CLOCK ERROS)
Vì giải pháp dẫn đường bao gồm một giải pháp cho lỗi đồng hồ máy thu, yêu cầu độ chính xác cho đồng hồ máy thu Ýt chặt chẽ hơn nhiều đồng hồ vệ tinh GPS nhưng để có phép định vị chính xác chúng ta phải nâng cao độ chính xác của đồng hồ máy thu đến mức tối ưu nhất đồng thời có biện pháp khắc phục sai số của đồng hồ máy thu. Thực tế, đồng hồ máy thu ổn định trong thời gian ngắn, trong thời gian đo mã khoảng cách giả ngẫu nhiên thường quan trọng hơn tần số chính xác hoàn toàn. Trong hầu hết các trường hợp đồng hồ là những máy tạo dao động của tinh thể thạch anh với độ chính xác trong khoảng 1 – 10 pPhần mềm (parts per million – một phần một triệu giây). Khi được thiết kế thích hợp, máy tạo dao động điển hình có tr

---