Nguyên lý: Nguyên lý định vị GPS:

III. Nguyên lý định vị GPS:

1. Nguyên lý:

Các vệ tinh GPS bay vòng quanh Trái Đất hai lần trong một ngày theo một quỹ đạo nhất định và phát tín hiệu có thơng tin sóng mang và các mã nhiễu giã
xuống Trái Đất. Các máy thu GPS nhận thông tin này và bằng phép tính lượng giác có thể tính được chính xác vị trí của người dùng. Về bản chất, máy thu GPS
so sánh thời gian tín hiệu được phát đi từ vệ tinh với thời gian nhận được chúng. Sai lệch về thời gian cho biết máy thu GPS ở cách vệ tinh bao xa. Rồi với nhiều
khoảng cách đo được tới nhiều vệ tinh mà máy thu có thể tính được vị trí của người dùng và hiển thị lên bản đồ điện tử của máy.
Máy thu phải nhận được tín hiệu của ít nhất ba vệ tinh để tính ra vị trí hai chiều kinh độ và vĩ độ và để theo dõi được chuyển động. Khi nhận được tín hiệu của
ít nhất 4 vệ tinh thì máy thu có thể tính được vị trí ba chiều kinh độ, vĩ độ và độ cao. Một khi vị trí người dùng đã tính được thì máy thu GPS có thể tính các
thơng tin khác, như tốc độ, hướng chuyển động, bám sát di chuyển, khoảng hành trình, quãng cách tới điểm đến và nhiều thứ khác nữa. Nguyên lý định vị của
GPS được dựa trên các cơ sở tốn học sau:  Cơ sở hình học:
_ Giả sử rằng khoảng cách từ máy thu đến vệ tinh thứ nhất là d1, điều ấy có nghĩa là máy thu nằm ở đâu đó trên mặt cầu có tâm là vệ tinh thứ nhất và bán
kính mặt cầu đó là d1. _Tương tự nếu ta biết
khoảng cách từ máy thu đến vệ tinh thứ 2 là d2 thì
vị trí máy thu được xác định nằm trên đường giao
tiếp của hai mặt cầu hình 6.
_Nếu biết được khoảng cách từ máy thu đến vệ tinh thứ 3 thì ta có thể xác định được vị trí máy thu là
một trong hai giao điểm của của đường tròn trên với mặt cầu thứ 3. Trong hai
Trường: ĐHSPKT TPHCM GVHD: Th.S Nguyễn Văn Thình
giao điểm đó có một giao điểm được loại bỏ bằng phương pháp nội suy nên điểm còn
lại là điểm cần xác định hình 7. _Tuy nhiên, do các sai số về thời gian khi GPS
truyền tín hiệu từ vệ tinh đến máy thu nên phải có thêm một vệ tinh thứ tư. Do đó, có
đến 4 ẩn số cần phải giải X, Y, Z, ∆
t tương ứng với 4 phương trình với khồng
cách đến 4 vệ tinh . Phương trình được tính tốn như sau:  Cơ sở về mặt đại số:
_ Một cách khác để hiểu rõ hơn về cơ chế định vị vệ tinh, ta xét phương trình phương trình tốn học được xem là cơ sở cũa phương pháp định vị qua vệ tinh.
Phương trình này được xây dựng trên định lý Pythagor như sau:
2 2
2
Zs Z
Ys Y
Xs X
Es T
PRS −
+ −
+ −
= +
+
Trong đó: _ X,Y,Z là tọa độ vị trí cần xác định.
_ T: sai số tại đồng hồ máy thu. _ Xs, Ys, Zs: tọa độ của vệ tinh. Các tọa độ này được tính thông qua
các thông tin từ bản lịch được phát trên mỗi vệ tinh. _ Es: Tổng sai số được xác định từ các mơ hình sai số gắn liền với hệ
thống sai số tầng điện ly, tầng đối lưu, sai số từ đồng hồ vệ tinh, máy thu....
_ PRN: khoảng cách xấp xỉ từ vệ tinh tới máy thu. _ Trong phương trình này có 4 ẩn chưa biết đó là X,Y,Z và T. Để xác định 4 ẩn
số ta cần ít nhất 4 phương trình. Theo lý thuyết đại số thì đây là một bài tốn bình phương tối thiểu chuẩn.

2. Công thức: