Nguyên tắc, đặc điểm và ứng dụng của định vị mô-đun GPS

Mô-đun GPS là gì?

Mô-đun GPS là một máy thu tín hiệu GPS. Nó có thể được kết nối với máy tính hoặc điện thoại di động thông qua Bluetooth không dây hoặc kết nối dây,và nó truyền các tín hiệu GPS nó nhận được đến phần mềm GPS trong máy tính hoặc điện thoại di động để xử lýMô-đun định vị GPS mà chúng ta thường đề cập đến được gọi là phần người dùng. Nó nhận và phân phối tín hiệu mã C / A phát sóng của vệ tinh, với tần số 1575.42 MHz, giống như một "radio".Các mô-đun GPS không phát sóng tín hiệu và là một thiết bị định vị thụ động.
Chìa khóa cho việc áp dụng mô-đun GPS nằm trong việc xây dựng giao thức liên lạc hàng loạt, tức là định dạng giao thức đầu vào và đầu ra của mô-đun.Nó chủ yếu bao gồm các loại dữ liệu và định dạng thông tin, trong đó các loại dữ liệu chủ yếu bao gồm thông tin nhị phân và thông tin dữ liệu NMEA (Hiệp hội Điện tử Hàng hải Quốc gia).Hai loại thông tin này có thể được liên lạc với máy thu GPS thông qua cổng hàng loạt.
Mô-đun GPS tính toán khoảng cách giả với mỗi vệ tinh và sử dụng phương pháp giao cắt khoảng cách để lấy bốn thông số của máy thu, cụ thể là kinh độ, vĩ độ,điều chỉnh độ cao và thời gianƯu điểm của phương pháp này là tốc độ định vị điểm nhanh, nhưng sai lầm là lớn.được gọi là định vị 3DVới 3 vệ tinh, định vị 2D có thể đạt được, nhưng độ chính xác không tốt.Mô-đun GPS liên tục phát ra thông tin định vị và thông tin phụ trợ theo định dạng NMEA thông qua cổng truyền thông hàng loạt, có thể được chọn và áp dụng bởi người nhận.

Nguyên tắc định vị mô-đun GPS
24 vệ tinh GPS quay quanh Trái đất ở độ cao 12.000 km, hoàn thành một quỹ đạo mỗi 12 giờ.Điều này cho phép bất kỳ điểm nào trên mặt đất để đồng thời quan sát hơn 4 vệ tinh tại bất kỳ thời điểm nào.
Vì vị trí của vệ tinh được biết chính xác, trong quan sát GPS,khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu có thể được tính bằng công thức khoảng cách trong hệ thống tọa độ ba chiềuVới sự giúp đỡ của ba vệ tinh, ba phương trình có thể được hình thành để giải quyết cho vị trí của điểm quan sát (X, Y, Z).Xem xét lỗi giữa đồng hồ của vệ tinh và đồng hồ của máy thuDo đó, một vệ tinh thứ tư cần phải được đưa vào để tạo ra bốn phương trình để giải quyết, do đó có được kinh độ,vĩ độ và độ cao của điểm quan sát.
Trên thực tế, máy thu có thể khóa nhiều hơn bốn vệ tinh.với mỗi nhóm gồm bốn vệ tinhSau đó, thông qua các thuật toán, nó có thể chọn nhóm với lỗi nhỏ nhất cho vị trí, do đó cải thiện độ chính xác.
Do các lỗi trong quỹ đạo và đồng hồ của vệ tinh, cũng như ảnh hưởng của khí quyển và ionosphere trên tín hiệu, độ chính xác định vị của GPS dân sự chỉ là 10 mét.Để cải thiện độ chính xác vị trí, công nghệ GPS khác biệt (DGPS) thường được áp dụng. Một trạm tham chiếu (trạm DGPS) được thiết lập cho các quan sát GPS.Sử dụng tọa độ chính xác của trạm tham chiếu được biết và so sánh chúng với các giá trị quan sátSau khi nhận được hệ số điều chỉnh này, nó so sánh nó với các giá trị quan sát của riêng nó, loại bỏ hầu hết các lỗi,và có được một vị trí chính xác hơnCác thí nghiệm cho thấy rằng sử dụng DGPS, độ chính xác định vị có thể được cải thiện lên 5 mét.