Page 1
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI --------------- ĐÀO XUÂN HIỂN NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ GNSS RTK ĐỀ ÁN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Hà Nội – 2024
Document content
Page 2
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI --------------- ĐÀO XUÂN HIỂN NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ GNSS RTK Ngành Kỹ thuật Điện tử Mã số:8520203 ĐỀ ÁN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS. NGUYỄN THỊ DIỆU LINH Hà Nội – 2025
Page 3
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu kết quả nêu trong luận văn là trung thực, các nội dung tham khảo đều được trích dẫn rõ ràng, đầy đủ. Hà Nội, ngày 2 tháng 1 năm 2025 Học viên Đào Xuân Hiển
Page 4
ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ..............................................................................................i MỤC LỤC.........................................................................................................ii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ........................................................................ v DANH MỤC HÌNH VẼ...................................................................................vi LỜI NÓI ĐẦU .................................................................................................. 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ ĐO ĐỘNG THỜI GIAN THỰC GNSS/RTK ................................................................................ 3 1.1 HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GNSS ............................................... 3 1.1.1 Khái niệm về GNSS................................................................................. 3 1.1.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống định vị GNSS................................... 4 1.2 CÔNG NGHỆ GNSS ĐO ĐỘNG THỜI GIAN THỰC............................. 9 1.2.1 Tổng quan về công nghệ GNSS RTK/IMU............................................. 9 1.2.2 Phương pháp đo GNSS RTK/IMU ........................................................ 13 1.3 MỘT SỐ MÔ HÌNH GNSS/RTK ĐIỂN HÌNH [4].................................. 20 1.3.1. Mô hình Lặp sóng Radio....................................................................... 22 1.3.2. Mô hình sử dụng điện thoại di động ..................................................... 23 1.3.3. Mô hình sử dụng Internet...................................................................... 24 1.3.4. Mô hình truyền số gia cải chính............................................................ 26 1.4 MỘT SỐ THIẾT BỊ RTK HIỆN NAY..................................................... 28 1.4.1 Dòng Trimble R10/R12/R12i................................................................. 28 1.4.2. Leica GS18 T ........................................................................................ 29 1.4.3. Topcon HiPer HR.................................................................................. 30 1.4.4. Septentrio AsteRx-i............................................................................... 30 1.4.5. Sokkia GCX3 ........................................................................................ 31 1.4.6. ComNav K8 .......................................................................................... 32 1.4.7 CHC i80.................................................................................................. 32
Page 5
iii 1.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG............................................................................. 33 CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG GNSS/RTK ................ 34 2.1. XÂY DỰNG YÊU CẦU BÀI TOÁN...................................................... 34 2.1.1 Xây dựng mô hình hệ thống GNSS RTK .............................................. 34 2.1.2. Tham số chính của mô hình thiết bị định vị GNSS RTK ..................... 35 2.2. XÂY DỰNG SƠ ĐỒ KHỐI MÁY THU GNSS RTK/IMU ................... 35 2.3 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MÁY THU GNSS RTK/IMU.............................. 37 2.3.1. Khối vi xử lý trung tâm......................................................................... 37 2.3.2. Khối GPS............................................................................................... 39 2.3.3. Khối RF và Bluetooth ........................................................................... 43 2.3.4. Khối IMU.............................................................................................. 45 2.3.5. Khối nguồn cung cấp ............................................................................ 48 2.4. THIẾT KẾ PHẦN VỎ THIẾT BỊ ĐỊNH VỊ GNSS RTK/IMU.............. 49 2.5. THIẾT KẾ PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN VÀ XỬ LÝ HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ GNSS RTK/IMU ....................................................................................... 50 2.5.1. Phương pháp hiệu chỉnh RTK............................................................... 52 2.5.2. Phương pháp PSI sử dụng tại Base Station........................................... 52 2.5.3 Thuật toán hiệu chỉnh Rover Station...................................................... 53 2.5.4 Thuật toán xử lý thông tin toạ độ và hiệu chỉnh RTCM........................ 53 2.5.5 Qúa trình xử lý dữ liệu RTK.................................................................. 54 2.5.6 Hiệu chỉnh toạ độ Rover Station............................................................ 55 2.5.7 Thuật toán truyền thông qua mạng LoRa .............................................. 56 2.5.8 Thuật toán đọc và gửi thông tin toạ độ tới thiết bị hiển thị ................... 58 2.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2.......................................................................... 59 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THỬ NGHIỆM................................................. 60 3.1 KẾT QUẢ CHẾ THỬ THIẾT BỊ ĐỊNH VỊ GNSS RTK/IMU................ 60 3.2 CÁC KỊCH BẢN THỬ NGHIỆM............................................................ 61
Page 6
iv 3.2.1 Đo kiểm sản phẩm chế thử trong phòng thí nghiệm.............................. 61 3.2.2. Thử nghiệm thiết bị ngoài thực địa....................................................... 63 3.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG............................................................................ 68 KẾT LUẬN..................................................................................................... 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................... 70
Page 7
v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT TT CHỮ VIẾT TẮT NGHĨA TIẾNG ANH NGHĨA TIẾNG VIỆT 1 DGPS Differential GPS Định vị GPS vi phân 2 GPRS General Packet Radio Service Giao thức kết nối internet 3 GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu 4 GNSS Global Navigation Satelitte System Hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu 5 NRTK Network Real-Time Kinematic Mạng đo động thời gian thực 6 NTRIP Network Transport of RTCM via Internet Protocol Giao thức truyền RTCM qua Internet 7 PPP Precise Point Positioning Định vị điểm chính xác 8 RTK Real Time Kinematic Đô động thời gian thực 9 VN-2000 Hệ tọa độ Quốc gia Việt Nam VN-2000 10 WGS-84 World Geodetic System1984 Hệ tọa độ trắc địa quốc tế 1984 11 IRNSS Indian Regional Navigation Satellite System Hệ thống Vệ tinh Dẫn đường Khu vực Ấn Độ
Page 8
vi TT CHỮ VIẾT TẮT NGHĨA TIẾNG ANH NGHĨA TIẾNG VIỆT 1 DGPS Differential GPS Định vị GPS vi phân 2 GPRS General Packet Radio Service Giao thức kết nối internet 3 GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu 12 QZSS Quasi-Zenith Satellite System Hệ thống Vệ tinh Quasi-Zenith 13 MMCS Master Monitoring Center Stations Các Trạm Trung tâm Giám sát Chủ DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. Các thành phần của hệ thống GNSS................................................. 5 Hình 1.2. Mô tả vệ tinh GPS và quỹ đạo của các vệ tinh GPS........................ 6 Hình 1.3. Vị trí các trạm điều khiển chính của hệ thống GPS.......................... 7 Hình 1.4. Máy đơn tần GARMIN (bên trái) và máy đa tần TRIMBLE R8 (bên phải)8 Hình 1.5. Phương pháp đo GNSS RTK/IMU ................................................. 13 Hình 1.6. Xác định thời gian truyền tín hiệu bằng so sánh mã...................... 15 Hình 1.7. (a-trên) Giao giữa hai mặt cầu, (b dưới) Giao giữa 3 mặt cầu........ 17 Hình 1.8. Mô hình cơ bản của hệ thống định vị GNSS RTK ......................... 21 Hình 1.9. Mô hình hệ thống RTK sử dụng phương pháp lặp sóng Radio...... 22 Hình 1.10. Mô hình RTK sử dụng sóng di động ............................................ 23 Hình 1.11. Mô hình RTK sử dụng sóng Internet ........................................... 24 Hình 1.12. Thiết bị trạm di động được cài đặt phần mềm chuyên dụng ........ 25
Page 9
vii Hình 1.13. Mô hình truyền số gia cải chính.................................................... 26 Hình 1.14. Thành phần của giao thức Ntrip.................................................... 27 Hình 1.15. Máy GPS RTK Trimble R12 ........................................................ 29 Hình 1.16. Máy GNSS RTK Leica GS18 T.................................................... 29 Hình 1.17. Máy GNSS model Hiper HR Hãng Topcon ................................. 30 Hình 1.18. CGX3 GNSS Receiver.................................................................. 31 Hình 1.19. Máy GPS 2 tần số RTK CHCNAV i80 ........................................ 32 Hình 2. 1. Mô hình hệ thống GNSS RTK....................................................... 34 Hình 2.2. Sơ đồ khối máy thu GNSS RTK/IMU............................................ 35 Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý khối xử lý trung tâm ............................................ 38 Hình 2.4. Sơ đồ nguyên lý khối GPS.............................................................. 40 Hình 2.5. Sơ đồ nguyên lý mạch RF............................................................... 43 Hình 2.6. Sơ đồ nguyên lý mạch Bluetooth.................................................... 44 Hình 2.7. Sơ đồ nguyên lý khối IMU............................................................. 47 Hình 2. 8. Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn cung cấp ......................................... 48 Hình 2.9a. Phần đế của vỏ mô hình thiết bị.................................................... 49 Hình 2.9b Phần nắp của vỏ mô hình thiết bị................................................... 50 Hình 2.10. Phương pháp PSI sử dụng tại Base Station................................... 53 Hình 2.11. Lưu đồ Thuật toán xử lý thông tin toạ độ và hiệu chỉnh RTCM. 54 Hình 2.12. Lưu đồ hiệu chỉnh toạ độ Rover Station ....................................... 56 Hình 2.13a. Lưu đồ giải thuật điều khiển truyền dữ liệu Lora ....................... 57 Hình 2.13 b. Lưu đồ giải thuật chương trình điều khiển hoạt động của Gateway ......................................................................................................................... 58 Hình 2. 14. Lưu đồ thuật toán đọc và gửi thông tin toạ độ tới thiết bị hiển thị ......................................................................................................................... 59 Hình 3.1. Hình ảnh 3D Bo mạch chính thiết bị định vị GNSS RTK/IMU..... 60 Hình 3.2. Thiết bị định vị GNSS RTK/IMU................................................... 61
Showing the first 9 pages. Download the document to see it all.
Comments (0)
No comments yet. Be the first!