Một số kết quả thực nghiệm của hệ thống định vị GPS RTK sử dụng mạng lưới viễn thông di động 3G và internet

SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT, Vol.18, No.K2 - 2015 
Trang 48 
Một số kết quả thực nghiệm của hệ thống định 
vị GPS RTK sử dụng mạng lưới viễn thông di 
động 3G và internet 
 Trịnh Đình Vũ 
 Lê Trung Chơn 
Trường Đại học Bách khoa, ĐHQG-HCM 
(Bài nhận ngày 21 tháng 04 năm 2015, hoàn chỉnh sửa chữa ngày 08 tháng 05 năm 2015) 
TÓM TẮT
Bài báo này giới thiệu các kết quả thực nghiệm 
của hệ thống GPS RTK do nhóm tác giả thiết lập với 
các cự ly khác nhau (từ 2.5km đến 21 km). Với các 
đường đáy 5km, sai số trung phương của lời giải RTK 
là 2.8cm với nghiệm fix đạt tỷ lệ xấp xỉ 90%. Điều 
này cho thấy hệ thống RTK GPS này đáp ứng được 
các yêu cầu về độ chính xác đo vẽ bản đồ địa hình, 
địa chính tỷ lệ lớn, công tác thủy đạc, nhất là công 
tác bố trí công trình và định vị RTK chính xác cao 
trong các hệ thống giao thông thông minh ITS 
(Intelligent Transportation Systems). Thiết bị sử 
dụng trong hệ thống này có chi phí thấp, có sẵn trên 
thị trường, gọn nhẹ, có khả năng đo RTK liên tục 
trong một ngày và cho phép sử dụng nhiều máy Rover 
đồng thời. 
Từ khóa: RTK GPS, mạng viễn thông 3G, thủy đạc, hệ thống giao thông thông minh ITS. 
1. GIỚI THIỆU 
Bài báo [1] đã giới thiệu hệ thống RTK truyền 
dữ liệu qua Internet 3G. Trong quá trình thử nghiệm, 
chúng tôi đã có một số thay đổi nhỏ giúp hệ thống 
linh động và dễ sử dụng hơn. Để thu dữ liệu bản lịch 
vệ tinh từ máy thu U-blox 6T, nhóm tác giả thay thế 
laptop bằng thiết bị chuyển UART sang bluetooth và 
nâng cấp chương trình BluetoothInternet.apk thành 
ManyBluetoothInternet.apk. Điểm khác biệt của 
ManyBluetoothInternet.apk so với phiên bản cũ là có 
thể đồng thời nhận dữ liệu từ nhiều thiết bị bluetooth 
cùng lúc rồi truyền về máy chủ server qua Internet 
3G. Nhằm khắc phục nhược điểm IP động không cố 
định (thường sẽ bị thay đổi vài tuần một lần), chúng 
tôi đăng kí tên miền www.rtk.noip.me trên 
www.noip.com kết hợp phần mềm DUC phiên bản 
4.0.2 thay vì phải nhập địa chỉ IP động trước khi đo, 
giúp hệ thống dễ sử dụng hơn. Bên cạnh đó chung tôi 
cài đặt tọa độ rover xuất ra ở dạng hệ tọa độ địa diện 
ΔE, ΔN, ΔU thay vì cài đặt xuất tọa độ rover ở dạng 
tọa độ trắc địa B, L, H hoặc tọa độ vuông góc không 
gian X, Y, Z. Ưu điểm sự thay đổi này là chỉ cần tọa 
độ gần đúng trạm base (có được nhờ xử lý định vị 
TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 18, SOÁ K2- 2015 
 Trang 49 
tuyệt đối dữ liệu trạm base gửi về). Dựa vào tọa độ 
gần đúng này, phần mềm RTKLIB xử lý và cung cấp 
số gia tọa độ chính xác trong hệ tọa độ địa diện ΔE, 
ΔN, ΔU. Điều này đòi hỏi điện thoại trạm rover cần 
cài đặt phần mềm hiển thị tọa độ trạm rover. Phần 
mềm hiển thị được xây dựng cho phép lựa chọn 2 
phương án: lưu tọa độ địa diện ΔE, ΔN, ΔU nếu chưa 
biết tọa độ chính xác trạm base hoặc kết hợp tọa độ 
trạm base để tính ra tọa độ rover trong các hệ tọa độ 
khác (tùy theo cài đặt trong phần mềm sẽ quyết định 
định dạng tọa độ rover). Mục đích bài báo này là đo 
thực nghiệm kiểm tra độ chính xác hệ thống RTK tự 
thiết lập, nên phần mềm chuyển đổi tọa độ rover 
không đề cập trong bài báo này. Sơ đồ kết nối hệ 
thống đo RTK truyền dữ liệu qua Internet 3G sau khi 
được tinh giản được thể hiện ở hình 1. Ưu điểm của 
sơ đồ này là thiết bị gọn nhẹ, chi phí thấp và ít tiêu 
tốn năng lượng do đó có khả năng đo RTK liên tục 
trong 12 giờ (điều này là không thể đối với một hệ 
thống RTK sử dụng radio-link UHF) đáp ứng nhu 
cầu đo vẽ bản đồ tỉ lệ lớn, bố trí công trình cũng như 
các giải pháp định vị theo thời gian thực chính xác 
cao trong các hệ thống giao thông thông minh ITS 
(Intelligent Transportation Systems). 
Hình 1. Sơ đồ kết nối hệ thống RTK truyền dữ liệu qua Internet 3G kết hợp máy thu U-blox 6T 
và phần mềm RTKLIB phiên bản 2.4.2 
SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT, Vol.18, No.K2 - 2015 
Trang 50 
Bảng 1. Danh mục thiết bị, phần mềm cho các ca đo thực nghiệm 
TT Tên thiết bị / phần mềm Chức năng 
1 2 máy thu hai tần số Trimble R7 Trị đo pha và mã 2 tần số L1, L2 
2 1 máy thu một tần số U-blox 6 + 1 bộ chuyển 
UART sang bluetooth 
Cung cấp dữ liệu quỹ đạo vệ tinh 
3 2 điện thoại hệ điều hành Android 
Cài phần mềm ManyBluetoothInternet.apk (tự biên soạn), 
trao đổi dữ liệu từ máy thu đến server qua công bluetooth, 
hiển thị tọa độ điểm đo. 
4 1 laptop cài đặt làm server trung tâm 
Cài phần mềm InternetCOM.exe (tự biên soạn), phần mềm 
RTKLIB 2.4.2; phần mềm DUC 4.0.2 
5 RTKLIB phiên bản 2.4.2 Xử lý RTK động thời gian thực 
6 ManyBluetoothInternet.apk(HĐH Android) Truyền dữ liệu từ bluetooth ra Internet qua SIM 3G 
7 InternetCOM.exe (HĐH Windows) Nhận dữ liệu từ Internet cho RTKLIB xử lý 
8 Virtual Serial Port Driver 6.9 Quản lý COM ảo 
9 DUC 4.0.2 Đăng kí tên miền www.rtk.noip.me cho server 
2. THỰC NGHIỆM VÀ BÀN LUẬN KẾT QUẢ 
2.1 Đo đạc thực nghiệm: 06 ca đo thực nghiệm 
được tiến hành với chiều dài các đường đáy từ 2.9 
km đến 23 km với phương vị khác nhau. Các điểm 
mốc được bố trí đảm bảo thông thoáng để tín hiệu 
từ vệ tinh đến máy thu là tốt nhất. Thời gian đo 
của mỗi ca đo là xấp xỉ 60 phút. Chi tiết các ca đo 
được thể hiện ở bảng 2. Việc sử dụng kỹ thuật truyền 
dữ liệu từ trạm base đến trạm rover bằng radio-link 
thông qua bằng tần UHF là không thể thực hiện được 
do địa hình, địa vật rất phức tạp, khá nhiều nhà cao tầng 
và khoảng cách giữa các mốc là khá xa. 
Bảng 2. Các đường đáy thực nghiệm
Ca đo Ngày đo 
Khoảng cách 
(km) 
Thời gian đo Vị trí trạm base Vị trí trạm rover 
1 27/12/2014 4.6 17:07 – 18:00 
Đường Đỗ Xuân Hợp, Quận 9 (có 
tọa độ) 
Đường Trương Văn Bang, 
Quận 2 (không tọa độ) 
2 09/01/2015 3.0 11:50 – 13:03 
Cty Long Phúc Kiên Quận 2 (không 
tọa độ) 
Đường Trương Văn Bang, 
Quận 2 (không tọa độ) 
3 
04/02/2015 
2.9 07:23 – 08:25 
Bờ sông Sài Gòn, Quận 2 (có độ 
cao) 
Đường Trần Não, Quận 2 (có 
độ cao) 
4 4.4 09:00 – 10:22 
Bờ sông Sài Gòn 
Quận 2 (có độ cao) 
Cầu Sài Gòn, Quận 2 (có độ 
cao) 
5 
07/02/2015 
21 09:38 – 11:01 Xa lộ Hà Nội, Quận 2 
Quốc lộ 51, Tam Phước, Biên 
Hòa 
6 9.5 13:00 – 14:32 Xa lộ Hà Nội, Quận 2 
Cầu vượt trạm 2, Quận Thủ 
Đức 
TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 18, SOÁ K2- 2015 
 Trang 51 
Hình 2a. Vị trí các điểm mốc của 4 ca đo với các khoảng cách từ 2.9km đến 4.6km 
Hình 2b. Vị trí các điểm mốc của 2 ca đo với các khoảng cách 9.5km và 21km 
2.2 Xử lý kết quả 
Các đường đáy được xử lý theo chế độ tĩnh bằng 
phần mềm Topcon Tools 8.2.3 và tất cả đều đạt 
nghiệm fix. Kết quả xử lý tĩnh này được xem là 
kết quả chính xác để so sánh với các kết quả xử lý động 
thời gian thực RTK bằng phần mềm RTKLIB. 
SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT, Vol.18, No.K2 - 2015 
Trang 52 
Hình 3. Trạng thái nghiệm fix và float của các ca đo thực nghiệm 
Kết quả xử lý từng đường đáy của các ca đo 
được thể hiện ở các bảng thống kê kết quả dưới 
đây (bảng 3, bảng 4). Trong đó độ lệch Δ là hiệu 
giữa kết quả xử lý bằng theo thời gian thực (bằng 
RTKLIB) so với hậu xử lý (bằng Topcon Tool). 
Bảng 3. Kết quả xử lý các đường đáy bằng kỹ thuật hậu xử lý (tĩnh) và RTK động 
Loại xử lý ΔN (m) ΔE (m) ΔU (m) 
SSTP mặt bằng 
(mm) 
SSTP độ cao (mm) 
Ca 1 ngày 27/12/2014 (4.6km) 
Hậu xử lý -4015.7979 -2267.3022 -3.8214 3 7 
RTK (trị trung bình) -4015.8101 -2267.3034 -3.8433 28 51 
Độ lệch Δ (mm) -12.2 -1.2 -21.9 
Ca 2 ngày 09/01/2015 (3.0km) 
Hậu xử lý -1980.8658 2315.7664 -10.1096 1.2 2.5 
RTK (trị trung bình) -1980.8621 2315.7574 -10.0798 19 63 
Độ lệch Δ (mm) +4 -9 +30 
Ca 3 ngày 04/02/2015 (2.9km) 
Hậu xử lý 2791.4157 867.3984 0.1340 1.2 2.1 
RTK (trị trung bình) 2791.4157 867.3955 0.1253 7 14 
TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 18, SOÁ K2- 2015 
 Trang 53 
Độ lệch Δ (mm) 0.0 -2.9 -8.7 
Ca 4 ngày 04/02/2015 (4.4km) 
Hậu xử lý 4277.6936 1126.6289 -1.0852 1.7 3.0 
RTK (trị trung bình) 4277.6937 1126.6315 -1.0700 10 21 
Độ lệch Δ (mm) 0.1 2.6 15.2 
 Ca 5 ngày 07/02/2015 (21km) 
Hậu xử lý 7591.4810 19674.7655 -4.2515 7 16 
RTK (trị trung bình) 7587.6226 19664.4630 -4.0051 218 474 
Độ lệch Δ (mm) -3.8584 -10.3025 0.2464 
 Ca 6 ngày 07/02/2015 (9.5km) 
Hậu xử lý 7007.8968 6420.2121 12.2887 43 91 
RTK (trị trung bình) 7007.8787 6420.1913 12.2785 30 17 
Độ lệch Δ (mm) -18.1mm -20.8mm -10.2mm 
Bảng 4. Tỷ lệ nghiệm fix và float của các đường đáy được xử lý bằng kỹ thuật RTK 
Lời giải Số trị đo 
SSTP hướng bắc 
N (mm) 
SSTP hướng đông 
E (mm) 
SSTP độ cao U 
(mm) 
Tỷ lệ 
Ca 1 . Thu được 5 đến 7 vệ tinh chung 
Fix 2562 27 7 51 88.87% 
 Max +29 +22 +29 
 Min -93 -20 -187 
Float DGPS 324 927 156 1818 11.13% 
Ca 2 . Thu được 4 đến 8 vệ tinh chung 
Fix 3911 8 17 63 94.26% 
 Max +30 +35 +235 
 Min -12 -53 -118 
Float DGPS 238 7 16 65 5.74% 
Ca 3. Thu được 4 đến 8 vệ tinh chung 
Fix 3699 4 5 14 99.65% 
 Max +11 +10 + 97 
 Min -23 -27 -34 
Float DGPS 13 3 7 14 0.35% 
Ca 4. Thu được 4 đến 8 vệ tinh chung 
Fix 3488 6 8 21 87.57% 
 Max +21 +21 +80 
SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT, Vol.18, No.K2 - 2015 
Trang 54 
 Min -79 -92 -102 
Float DGPS 495 29 29 128 12.43% 
Ca 5. Thu được 4 đến 8 vệ tinh chung 
Fix 0 -- -- -- 0% 
Float DGPS 1915 165 142 474 100% 
 Max 3310 1380 1889 
 Min -498 -160 -10469 
Ca 6. Thu được 5 đến 8 vệ tinh chung 
Fix 104 22 20 17 2.29% 
 Max 2 16 36 
 Min -34 -25 -35 
Float DGPS 4434 133 107 177 97.71% 
2.3 Phân tích kết quả 
Kết quả xử lý của 4 ca đo đầu tiên với hai cạnh 
đáy cự ly xấp xỉ 3.0 km và hai cạnh đáy cự ly xấp xỉ 
5.0 km đạt tỉ lệ nghiệm fix rất cao (hình Error! 
Reference source not found.a, b, c, d),. Cụ thể với 
các ca đo có cự ly xấp xỉ 5.0 km tỷ lệ nghiệm fix đạt 
trên trên 88.5% ; với cự ly xấp xỉ 3.0 km tỷ lệ nghiệm 
fix đạt trên 91.44% . Kết quả các bảng cho thấy độ 
lệch giữa ba thành phần hệ tọa độ địa diện được xử 
lý tĩnh bằng phần mềm Topcon Tools và giá trị trung 
bình của xử lý đo động bởi hệ thống RTK tự thiết 
lập dưới 1cm về mặt bằng (ΔN, ΔE) và dưới 2.5cm 
về độ cao (ΔU). Điều đó chứng tỏ hệ thống RTK do 
nhóm tác giả đề xuất hoàn toàn đủ khả năng đáp ứng 
độ chính xác công tác đo vẽ bản đồ tỉ lệ lớn, bố trí 
công trình và định vị RTK chính xác cao. 
Riêng với 2 ca đo có cự ly trên 10.0km, tỷ lệ 
nghiệm fix khá thấp, thậm chí bằng 0% đối với cự 
ly 21km vì đối với cự ly này tác động của tầng điện 
ly đến xử lý trị đo phase là khá lớn. Có 3 phương 
pháp để giảm ảnh hưởng của tầng điện ly: 
 + Tính số hiệu chỉnh từ các hệ số α và β có trong 
bản lịch vệ tinh theo Kobluchar; 
+ Dựa vào mô hình sai số tầng điện ly ở khu vực 
đo (thường thấy trong mô hình VRS – Virtual 
Reference Station) để tính số hiệu chỉnh; 
+ Tổ hợp trị đo pha hai sóng mang L1 và L2 thành 
trị đo pha L3 để khử sai số tầng điện ly [2]. Phiên bản 
2.4.2 của phần mềm RTKLIB có cho lựa chọn Iono-
Free LC để hiệu chỉnh ảnh hưởng tầng điện ly, tuy 
nhiên lựa chọn này thực tế không hoạt động [3]. Do 
đó, nhóm tác giả tiếp tục xử lý theo chế độ Kinematic 
của phần mềm RTKLIB để tìm giải pháp để nâng cao 
độ chính xác của lời giải cũng như kiểm tra tính khả 
thi của hệ thống. Kết quả xử lý được thể hiện ở bảng 
5 và bảng 6. 
TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 18, SOÁ K2- 2015 
 Trang 55 
Bảng 5. Kết quả xử lý các ca đo 5 và 6 bằng kỹ thuật hậu xử lý (tĩnh) và Kinematic 
Loại xử lý ΔN (m) ΔE (m) ΔU (m) 
SSTP mặt 
bằng (mm) 
SSTP độ cao 
(mm) 
 Ca 5 ngày 07/02/2015 (21km) 
Hậu xử lý 7591.4810 19674.7655 -4.2515 7 16 
Kinematic fix 7590.8398 19674.8977 -3.8079 655 541 
Độ lệch Δ (mm) 132 -641 444 
Kinematic float 7590.8083 19674.9673 -3.9186 752 824 
Độ lệch Δ (mm) -673 202 333 
 Ca 6 ngày 07/02/2015 (9.5km) 
Hậu xử lý 7007.8968 6420.2121 12.2887 43 91 
Kinematic fix 7007.8804 6420.1981 12.2982 25 53 
Độ lệch Δ (mm) -16.4 -14.0 9.5 
Kinematic float 7007.8914 6420.2097 12.2585 26 64 
Độ lệch Δ (mm) -5.4 -2.4 -30.2 
Bảng 6. Tỷ lệ nghiệm fix và float của các đường đáy được xử lý bằng kỹ thuật Kinematic 
Lời giải Số trị đo 
SSTP hướng bắc 
N (mm) 
SSTP hướng đông 
E (mm) 
SSTP độ cao U 
(mm) 
Tỷ lệ 
Ca 5. 
Fix 59 642 133 541 4.4% 
Float DGPS 1283 686 304 474 95.6% 
 Max 3310 1380 1889 
 Min -498 -160 -10469 
Ca 6. 
Fix 2364 19 15 53 55.20% 
 Max 17 6 90 
 Min -111 -36 -261 
Float DGPS 1919 21 15 64 44.80% 
 Max 44 33 51 
 Min -159 -33 -384 
Từ kết quả ở bảng 5 và bảng 6, ta nhận thấy 
rằng với cự ly 21km việc xử lý theo chế độ 
Kinematic là không hiệu quả, do đó để đảm bảo 
độ chính xác phạm vi hoạt động của hệ thống này 
trong vòng bán kính 10km. Theo quy định, sai số vị trí 
điểm của bản đồ địa chính tỉ lệ 1:200 so với mốc khống 
chế đo vẽ gần nhất không vượt quá 5cm [5], sai số vị 
trí địa vật cố định bản đồ địa hình tỉ lệ 1:500 so với mốc 
SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT, Vol.18, No.K2 - 2015 
Trang 56 
khống chế đo vẽ gần nhất không quá 25cm [6]. 
Như vậy, hệ thống RTK tự thiết lập có thể đáp ứng 
yêu cầu về độ chính xác vụ đo vẽ bản đồ địa chính 
tỉ lệ 1:200 và bản đồ địa hình tỉ lệ 1:500 với cự ly 
dưới 10km. 
3. KẾT LUẬN 
Giải pháp dùng mạng viễn thông 3G để truyền 
dữ liệu đo trong các hệ thống RTK là khả thi và 
hiệu quả. Nhóm tác giả đã đề xuất một hệ thống 
RTK hoàn chỉnh với chi phí thấp, gọn nhẹ, phạm vi hoạt 
động lớn, không phụ thuộc vào yếu tố địa hình, địa vật, 
đặc biệt là hệ thống có có khả năng đo RTK liên tục 
trong 1 ngày (nếu dùng pin 4000mAh) và cho phép sử 
dụng nhiều máy Rover đồng thời. Đây là ưu điểm hơn 
hẳn so với hệ thống RTK truyền thống (sử dụng Radio-
link với sóng UHF). Độ chính xác của định vị của hệ 
thống đảm bảo độ chính xác yêu cầu đo vẽ bản đồ tỷ lệ 
lớn, công tác bố trí công trình cũng như việc giám sát 
các đối tượng di động yêu cầu độ chính xác cao. 
The experimental results of the RTK GPS 
measurement using 3G mobile network and 
internet 
 Trinh Đinh Vu 
 Le Trung Chon 
Ho Chi Minh City University of Technology, VNU-HCM 
ABSTRACT
This paper presents the experimental results of 
the RTK GPS established by the authors with 
different distance measurements. With a 5km 
baseline, the RMS of RTK solution is 2.8 cm and 
ratio of fix solution is approximately 90%. With 
these results, this RTK GPS system meets the 
requirements of large scale topographic and 
cadastral mapping, hydrographics surveying, 
especially the work of layout works and high 
accuracy RTK for ITS (Intelligent Transportation 
Systems). The equipment used in this RTK system 
available on the market, the system easy to replace, 
compact, low cost, capable of measuring 
continuous RTK in one day and especially allows 
using of many rover receiver simultaneously .. 
Key words: RTK GPS, 3G mobile network, Hydrographics surveying, ITS. 
TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 18, SOÁ K2- 2015 
 Trang 57 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. Trinh Đinh Vu, Nguyen Vinh Hao, Le Trung 
Chon, A solution for data transmission via 
internet to measure RTK. GIS-IDEAS 2014 
International Symposium, pp 157-162, Da 
Nang, Dec., 2014 
[2]. Tomoji Takasu and Akio Yasuda, Kalman-
Filter-Based Integer Ambiguity Resolution 
Strategy for Long-Baseline RTK with 
Ionosphere and Troposphere Estimation, 
Tokyo University of Marine Science and 
Technology, Japan. 
[3]. Tomoji Takasu and support, RTKLIB ver. 
2.4.2 Manual, Apr. 29, 2013. 
[4]. RTKLIB: An open source program package 
for GNSS positioning,  
[5]. Thông tư số 24/2014/TT-BTNMT ngày 
19/5/2014 của Bộ Tài nguyên và Môi trường 
Qui định về bản đồ địa chính 
[6]. Cục Đo đạc Bản đồ nhà nước, Quy phạm đo 
vẽ bản đồ địa hình tỷ lệ 1/500, 1/1000, 1/2000, 
1/500. Hà Nội, 1990