ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

VŨ TÙNG LINH

NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT DỰ BÁO THỜI TIẾT
TẠI MỘT KHU VỰC CÓ PHẠM VI NHỎ DỰA TRÊN
CƢỜNG ĐỘ TÍN HIỆU GPS QUA CÁC THIẾT BỊ
THU THÔNG MINH
Ngành: Công nghệ thông tin
Chuyên ngành: Truyền dữ liệu và mạng máy tính
Mã số:

LUẬN VĂN THẠC SỸ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS. TS. Nguyễn Đình Việt

Hà Nội – 2017


i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan nội dung trình bày trong luận văn này là do tôi tự nghiên cứu,
tìm hiểu dựa trên các tài liệu và tôi trình bày theo ý hiểu của bản thân dƣới sự hƣớng
dẫn trực tiếp của Thầy Nguyễn Đình Việt. Các nội dung nghiên cứu, tìm hiểu và kết
quả thực nghiệm là hoàn toàn trung thực.
Luận văn này của tôi chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất cứ công trình nào.
Trong quá trình thực hiện luận văn này tôi đã tham khảo đến các tài liệu của
một số tác giả, tôi đã ghi rõ tên tài liệu, nguồn gốc tài liệu, tên tác giả và tôi đã liệt kê
trong mục ―DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO‖ ở cuối luận văn.


1.1

Sơ lƣợc về bài toán dự báo thời tiết ...................................................................2

1.1.1

Các thành phần thời tiết cần dự báo ............................................................3

1.1.2

Các phƣơng pháp dự báo thời tiết ...............................................................6

1.2

Khả năng ứng dụng các thiết bị thu GPS vào việc dự báo thời tiết ...................9

1.2.1

Nguyên tắc đo thời gian truyền tín hiệu GPS .............................................9

1.2.2

Xác định vị trí trong không gian trong điều kiện lý tƣởng .......................11

1.2.3

Ảnh hƣởng của thời gian không chính xác và phƣơng pháp hiệu chỉnh...13

1.2.4


2.1.3

Chƣơng trình QZSS Nhật Bản ..................................................................22

2.1.4

Hệ thống định vị GALILEO của Châu Âu ...............................................22

2.2

Hệ thống GPS ..................................................................................................23

2.3

Tính toán vị trí ngƣời sử dụng .........................................................................24


iv
2.3.1

Đánh giá phạm vi giả ................................................................................24

2.3.2

Phƣơng trình tuyến tính.............................................................................26

2.3.3

Đo lƣờng độ chính xác: .............................................................................29



3.8

Sai số dạng hình học ........................................................................................48

3.9

SNR của tín hiệu GPS và các yếu tố ảnh hƣởng đến SNR ..............................53

3.9.1

Nhiễu tần số radio .....................................................................................53

3.9.2

Yếu tố đa đƣờng ........................................................................................55

3.9.3

Sự nhấp nhánh tầng điện ly .......................................................................56

3.9.4

Sự ảnh hƣởng của tầng đối lƣu .................................................................57

3.9.5

Yếu tố hình học của vệ tinh.......................................................................57
Kết luận chƣơng ...........................................................................................58


Thiết kế giao diện ......................................................................................62

4.5

Kết quả thực nghiệm và phân tích ...................................................................65


v

4.6

Kết luận chƣơng ...............................................................................................71

KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ....................................................................72
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................73
PHỤ LỤC ......................................................................................................................76


vi
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Các vệ tinh quay quanh trái đất trên 6 mặt phẳng quỹ đạo khác nhau .........10
Hình 1.2 Xác định thời gian truyền tín hiệu ..................................................................11
Hình 1.3 Người sử dụng được định vị trên bề mặt quả cầu ..........................................12
Hình 1.4 Người sử dụng được định vị trong vòng tròn bóng mờ ..................................12
Hình 1.5 Mặt phẳng giao 2 hình cầu .............................................................................13
Hình 1.6 Ngưởi sử dụng được định vị tại một trong 2 điểm của hình tròn ...................13
Hình 1.7 Người sử dụng được định vị tại một trong 2 điểm trên vòng tròn bóng mờ ..13
Hình 1.8 Bốn vệ tinh cần thiết để xác định một vị trí trong không gian 3 chiều ..........16
Hình 2.1 Ba phân đoạn GPS .........................................................................................23
Hình 2.2 Bốn tín hiệu vệ tinh mà người dùng phải nhận được .....................................25


Viết tắt
GPS

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Tiếng Anh
Global Positioning System

VT
NAVSTARGPS

Tiếng Việt

Hệ thống định vị toàn cầu
Vệ tinh

Navigation System with Timing
And Ranging Global Positioning System

Hệ thống định vị bằng hệ thống
định vị khoảng cách và thời gian
toàn cầu

SV

Space vehicle

Tàu không gian

PRN


NUDET

The Nuclear Detonation Detection
System

Hệ thống phát hiện vụ nổ hạt
nhân

BPSK

Binary Phase Shift Keying

Điều chế pha nhị phân

MCS

The Master Control Station

Trạm điều khiển chính

UTC
(USNO)

Coordinated Universal Time

Giờ quốc tế hợp nhất đƣợc duy
trì bởi Đài quan sát Hải Quân
Hoa Kỳ



Tên riêng

DSSS

Direct sequence spread spectrum

Phƣơng pháp điều chế trải phổ
chuỗi trực tiếp

DGPS

Diffirental Global Positioning
System

Hệ thống Định vị Toàn cầu vi sai

GDOP

Geometric Dilution Of Precision

Độ mất chính xác hình học

VDOP

Vertical Geometric Dilution Of
Precision

Độ mất chính xác hình học theo
phƣơng dọc

Age Of Data

Dữ liệu tuổi thọ của vệ tinh

LOS

The satellite-to-user vector

Vec-tơ hƣớng từ vệ tinh đến
ngƣời dùng

SR

Special Relativity

Thuyết tƣơng đối hẹp

GR

General Relativity

Thuyết tƣơng đối rộng

ECI

Earth-centered inertial cordinate
system

Hệ tọa độ Đề-các trung tâm trái
đất



ix
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1 Độ chính xác của dịch vụ dân sự tiêu chuẩn…………………………….. 24
Bảng 2.2 Bảng chuyên đổi cho các phân phối xác suất 1 chiều……………………. 30
Bảng 2.3 Bảng chuyển đổi cho các phân phối xác suất 2 chiều……………………. 31
Bảng 2.4 Nguyên nhân sai số………………………………………………………..32
Bảng 4.1 Bảng tƣơng màu đồ thị và mã PNR………………………………………. 65


Luận văn đầy đủ ở file: Luận văn full