Nguyên lý hoạt động và ứng dụng của định vị toàn cầu vi sai

Trong kỷ nguyên số, công nghệ định vị đóng vai trò không thể thiếu trong nhiều lĩnh vực từ đời sống, sản xuất đến nghiên cứu khoa học. Trong đó, định vị toàn cầu vi sai (DGPS) nổi bật với khả năng nâng cao độ chính xác trong định vị, giúp khắc phục những hạn chế của hệ thống GPS thông thường. Vậy nguyên lý hoạt động của DGPS là gì và ứng dụng của nó đã thay đổi thế giới ra sao? Hãy cùng Máy Trắc Địa Sao Việt khám phá chi tiết trong bài viết này.

Hệ thống định vị toàn cầu vi sai là gì?

Định vị toàn cầu vi sai (Differential Global Positioning System – DGPS) là một hệ thống nâng cao của GPS, sử dụng một mạng lưới các trạm cố định trên mặt đất để cải thiện độ chính xác của thông tin định vị. DGPS giúp giảm thiểu sai số trong việc xác định vị trí bằng cách so sánh tín hiệu GPS nhận được với vị trí đã biết của các trạm tham chiếu.

Những thành phần cơ bản trong hệ thống định vị vi sai

Hệ thống DGPS bao gồm ba thành phần chính, mỗi thành phần đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện độ chính xác của thông tin định vị:

Hệ thống vệ tinh GPS: Cung cấp tín hiệu định vị cơ bản từ các vệ tinh. Hệ thống GPS bao gồm khoảng 24 vệ tinh hoạt động trên quỹ đạo cao, phát tín hiệu định vị đến các thiết bị thu.

Trạm tham chiếu (Base Station): Được đặt tại các vị trí có tọa độ đã biết trước, trạm cơ sở thu tín hiệu từ vệ tinh GPS, tính toán sai số của tín hiệu này và truyền tín hiệu hiệu chỉnh đến các thiết bị nhận DGPS.

Thiết bị thu di động (Rover Receiver) – Thiết bị nhận DGPS: Thiết bị này nhận tín hiệu GPS thông thường và tín hiệu hiệu chỉnh từ trạm tham chiếu. Kết hợp hai loại dữ liệu này, thiết bị cải thiện độ chính xác trong tính toán tọa độ.

Hệ thống truyền tín hiệu hiệu chỉnh:

• Dạng sóng vô tuyến (Radio Signal): Hiệu chỉnh được truyền qua tần số VHF/UHF.
• Mạng truyền thông (Internet, GSM): Các phương pháp hiện đại hơn, như RTK qua mạng NTRIP (Networked Transport of RTCM via Internet Protocol), sử dụng internet để truyền hiệu chỉnh.

>>>Tham khảo thêm: Máy đo GPS RTK

Nguyên lý hoạt động của hệ thống định vị DGPS

• Thu thập tín hiệu: Tại mỗi trạm tham chiếu, máy thu GPS sẽ nhận tín hiệu từ các vệ tinh để xác định vị trí của chính nó (vị trí trạm tham chiếu). Thông tin về vị trí này sau đó được chuyển đến bộ xử lý.
• Tính toán sai số: Bộ xử lý tại trạm tham chiếu so sánh vị trí mà máy thu GPS định vị được với vị trí thực tế đã biết trước của trạm. Sự khác biệt giữa hai giá trị này chính là sai số.
• Phát tín hiệu hiệu chỉnh: Nếu trung tâm điều khiển cho phép, bộ xử lý sẽ điều khiển máy phát vô tuyến của trạm tham chiếu để phát sóng tín hiệu hiệu chỉnh chứa thông tin về sai số đến các thiết bị nhận DGPS trong khu vực.
• Nhận và áp dụng tín hiệu hiệu chỉnh: Thiết bị nhận DGPS sẽ đồng thời thu tín hiệu GPS từ vệ tinh và tín hiệu hiệu chỉnh từ trạm cơ sở. Sau đó, nó sẽ sử dụng thông tin này để điều chỉnh vị trí  mà nó xác định được, giảm thiểu sai số xuống còn khoảng 1-5 mét tùy thuộc vào điều kiện và khoảng cách đến trạm tham chiếu.

>>>Xem thêm: Máy GPS cầm tay

Nguyên lý hoạt động của hệ thống định vị DGPS

Ứng dụng của hệ thống định vị toàn cầu vi sai

Khảo sát địa hình, lập bản đồ

Hệ thống định vị toàn cầu vi sai giúp giảm thiểu sai số một cách hiệu quả, nhờ đó được sử dụng phổ biến trong các lĩnh vực khảo sát và đo đạc địa hình. Nhờ khả năng cung cấp dữ liệu với độ chính xác cao, công nghệ này đóng vai trò quan trọng trong việc tạo nền tảng vững chắc cho lập bản đồ, nghiên cứu địa chất và xây dựng cơ sở hạ tầng. Những bản đồ được tạo ra nhờ hệ thống này mang lại độ chi tiết vượt trội, hỗ trợ tối ưu cho công tác quy hoạch đô thị, phát triển hạ tầng, cũng như theo dõi và bảo vệ môi trường.

Ngành xây dựng

Định vị toàn cầu vi sai (DGPS) đã trở thành một công cụ quan trọng trong ngành xây dựng nhờ vào khả năng cung cấp độ chính xác cao trong việc xác định vị trí. Một số nhiệm vụ bao gồm:  

• Định vị chính xác các cấu trúc: DGPS được sử dụng để xác định vị trí chính xác cho các cột, móng và các cấu trúc khác trong quá trình xây dựng
• Đo đạc địa hình: Công nghệ DGPS cho phép đo đạc các thông số địa hình như độ cao, khoảng cách, diện tích và thể tích của khu vực đất đai. 
• Kiểm tra chất lượng công trình: Trong quá trình thi công, DGPS có thể được sử dụng để kiểm tra sự cân đối, vuông góc và độ chính xác của các phần cấu trúc.
• Triển khai mạng đo đạc: Khi cần xác định vị trí của nhiều điểm đo trong khu vực lớn, DGPS có thể được sử dụng để triển khai mạng đo đạc với độ chính xác cao, giúp quản lý hiệu quả hơn trong các dự án lớn

Giao thông vận tải và tự động hóa

• Hệ thống dẫn đường hàng hải (Marine Navigation): DGPS là tiêu chuẩn trong dẫn đường chính xác cho tàu biển khi ra vào cảng hoặc di chuyển qua các khu vực có mật độ giao thông cao.
• Hỗ trợ hạ cánh hàng không (Aviation): Các sân bay hiện đại sử dụng DGPS để hỗ trợ máy bay hạ cánh an toàn, đặc biệt trong điều kiện thời tiết xấu.
• Xe tự hành (Autonomous Vehicles): Xe tự lái và máy móc xây dựng tự động dựa vào DGPS để đạt được khả năng định vị chính xác trong các khu vực làm việc phức tạp.

Ứng dụng của định vị toàn cầu vi sai trong Giao thông vận tải và tự động hóa

Trắc địa

DGPS được sử dụng trong việc thu thập dữ liệu địa hình với độ chính xác cao để phục vụ lập bản đồ địa chính và quy hoạch đô thị. Hoặc trong các dự án đập thủy điện, cầu lớn hoặc theo dõi khu vực có nguy cơ sạt lở đất, DGPS đảm bảo việc theo dõi sự thay đổi vị trí với sai số tối thiểu.

ứng dụng của định vị toàn cầu vi sai trong trắc địa

An ninh quốc phòng

DGPS được sử dụng trong các ứng dụng quân sự yêu cầu độ chính xác cao như điều hướng drone, triển khai lực lượng và giám sát chiến trường.

Định vị toàn cầu vi sai (DGPS) không chỉ là một bước tiến vượt bậc của công nghệ mà còn mở ra những tiềm năng to lớn trong mọi lĩnh vực, từ khảo sát địa hình, giao thông vận tải, đến nghiên cứu môi trường và phát triển đô thị. Với sự phát triển không ngừng của khoa học công nghệ, DGPS sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện hiệu quả và độ chính xác cho các ứng dụng hiện đại, giúp con người tiến gần hơn đến sự tối ưu trong quản lý và vận hành.

CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI VÀ CÔNG NGHỆ TRẮC ĐỊA SAO VIỆT

• Địa chỉ: Số nhà B20 ngõ 252 Lương Thế Vinh, phường Trung Văn, quận Nam Từ Liêm, TP. Hà Nội
• Hotline: 0912 339 513
• Website: https://maytracdiasaoviet.vn/