Scott Stephenson, Xialing Meng, Terry Moore, Anthony Baxendale và Tim Edwards

PSEUDO-VRS

Sử dụng công nghệ, kỹ thuật và các tiêu chuẩn đã mô tả trong Bản tin Công nghệ Số 4, chúng tôi đề xuất sử dụng các kết quả đo GNSS và thông tin vị trí trích xuất để mô phỏng lại sự hiện diện của hệ thống VRS (xem thêm Hình 6). Chúng ta có thể hình dung phương tiện A mang theo máy thu GNSS cùng với khả năng tính toán vị trí một cách chính xác (ví dụ thiết bị có khả năng thu nhận tín hiệu hiệu chỉnh hay các thiết bị có khả năng định vị khác trên buồng lái). Như vậy mỗi khi máy thu thành công trong việc tạo ra lời giải trị nguyên dương, nó cũng có khả năng tạo ra các hợp phần yêu cầu khác để mô tả một cách chính xác hệ thống VRS. Rõ ràng trong trường hợp này, máy thu trên phương tiện A là trạm tham chiếu cố định “thật”, nhưng những tiêu chuẩn VRS đang tồn tại có thể có được nhờ việc truyền thông tin tới các máy thu GNSS khác trong khu vực. Ví dụ, máy thu đang hoạt động trên phương tiện B có thể sử dụng thông tin dưới dạng dịch vụ hiệu chỉnh GNSS khu vực trong chế độ thời gian thực.

Hình 6 – Sơ đồ khối thế hiện dòng số liệu truyền dẫn trong quá trình tổng hợp và chia sẻ thông tin hiệu chỉnh dạng PSEUDO-VRS.

Vì kỹ thuật VRS hiện thời đã khá phổ biến trên thế giới (VRS là hình mẫu hiệu chỉnh độ chính xác cao dạng RTK mạng lưới được sử dụng nhiều nhất), các máy thu thế hệ cũ cũng có thể khai thác được những lợi thế của thông tin PSEUDO-VRS. Các tiêu chuẩn của RTCM cũng đã được định nghĩa một cách rõ ràng phục vụ cho việc truyền phát số liệu cũng như thông tin GNSS đầy đủ nhất.

Thông tin của PSEUDO-VRS chỉ có giá trị trong vòng vài giây, vì vậy độ trễ thời gian phát truyền số liệu như đã đề cập đến trong phần trước từ phương tiện A đến phương tiện B có thể khắc phục một cách dễ dàng. Cũng giống như các thiết bị truyền dẫn dựa trên tần số sóng vô tuyến khác, các thiết bị truyền dẫn V2X có thể cũng là đối tượng chịu ảnh hưởng của độ trễ này, theo đó rất cần một giải pháp hợp lý cho toàn hệ thống. Có một điểm hết sức quan trọng đó là cứ mỗi epoch chứa toàn bộ bản tin hiệu chỉnh PSEUDO-VRS được gửi đi, có một phần nhỏ sự tương đồng giữa hai epoch liên tiếp nhau.PSEUDO-VRS bắt trước được gần như lý thuyết hệ thống VRS bằng cách cung cấp toạ độ của các trạm tham chiếu cố định và các phép đo sóng mang khả dụng. Thông tin cũng được truyền tới cho máy thu thứ hai thông qua định dạng bản tin RTCM. Chỉ có một chút sự khác biệt ở đây là hệ thống chỉ yêu cầu đường truyền tin một chiều – Máy thu thứ hai không cần phải cung cấp các điểm toạ độ gốc của VRS nữa.

Trong thử nghiệm mà chúng tôi tiến hành không đặt mục tiêu phải tìm kiếm thiết bị kết nối truyền tin trung gian giữa các phương tiện lên hàng đầu, theo đó sẽ không có các thử nghiệm với phần này. Vì lý do này nên chúng tôi lựa chọn bộ định tuyến không dây hoàn chỉnh (2.4 GHz) làm thiết bị kết nối giữa các phương tiện với các địa chỉ IP được cố định. Tuy nhiên khả năng hoạt động của bộ định tuyến trong bài thử phối hợp bị hạn chế bởi khoảng cách, nhiễu và vật cản tín hiệu rất nhiều.

KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM THỰC TIỄN

Xác lập thử nghiệm – Để kiểm tra khả năng hoạt động của hệ thống định vị theo kỹ thuật PSEUDO-VRS cũng như kiểm tra các cấu hình khác nhau, thử nghiệm thực tiễn đã được thực hiện tại NGI (Nottingham Geospatial Institute). Hai phương tiện được sử dụng, phương tiện A là xe tải của NGI, và phương tiện B là đầu tàu điện lắp trên nóc nhà NGI. Như vậy vị trí của đường ray tàu điện đã biết chính xác, kết quả này có thể được sử dụng để xác định năng lực hoạt động của hệ thống PSEUDO-VRS.

Phương tiện A được trang bị tới 6 máy thu GNSS, một hệ thống định hướng INS cao cấp, và một bộ đo khoảng cách lắp trực tiếp trong bánh xe, ngoài ra xe còn được theo dõi liên tục bởi một máy toàn đạc điện tử và gương 360⁰. Tất cả để đảm bảo cung cấp nhiều lời giải định vị cùng lúc để đạt được kết quả tối ưu. Phương tiện B được trang bị một máy thu GNSS, ngoài ra phương tiện B còn được lắp đặt thêm hệ thống định vị UWB phụcvụ cho các thử nghiệm quan hệ tương tác V2X. Ngoài ra trên nóc nhà NGI, nằm ngay trong khu vực của đường ray là trạm tham chiếu hoạt động liên tục, đây là trạm tham chiếu cố định thực hiện các lời giải RTK, đồng thời giữ nhiệm vụ là thiết bị đo cao độ GNSS khi các bước thử nghiệm tiến hành từng bước.

Hình 7 là ảnh hàng không thể hiện toàn cảnh thử nghiệm. Ảnh nền Google bao gồm toàn bộ khu vực, các tuyến đường xung quanh khu vực tây và nam (đang trong quá trình xây dựng). Đường màu vàng nét nhỏ là đường cơ sở trên mặt đất có khoảng cách 100 mét. Các chấm màu đỏ thể hiện vị trí của phương tiện A (về phía đông), và các chấm màu tím thể hiện các vị trí của phương tiện B (tàu điện lắp đặt trên nóc nhà). Độ chính xác ảnh của Google không xác định và chỉ được sử dụng cho mục đích làm rõ vị trí các đối tượng tham gia thử nghiệm.

Kết quả thử nghiệm – Các thử nghiệm được thiết kế để thể hiện rõ khả năng hoạt động của hệ thống PSEUDO-VRS sử dụng hệ thống kết nối truyền tin V2X. Tuy nhiên, các kết quả đưa ra ở đây được tạo ra do sử dụng số liệu thô đã ghi nhận được. Các kết quả thử nghiệm sẽ giúp cho việc thiết kế bản tin hiệu chỉnh RTCM và chia sẻ bản tin hiệu chỉnh này giữa các phương tiện tham gia vào các thử nghiệm tiếp theo trong tương lai.

Để có thể mô phỏng được hoạt động của hệ thống PSEUDO-VRS, phương tiện A buộc phải chia sẻ vị trí tuyệt đối đã biết của mình kèm theo một số thông tin RINEX thô trong từng epoch số liệu với phương tiện B. Phương tiện B sau đó có thể sử dụng những thông tin này, kết hợp với số liệu RINEX của chính nó xác định được trong từng epoch để tính toán và xác định vị trí tuyện đối của mình. Trong thực tiễn, sẽ có một khoảng trễ nhất định trong việc gửi đi thông tin từ phương tiện A (rất giống với hệ thống RTK truyền thống).

Hình 8 thể hiện các kết quả định vị PSEUDO-VRS. Trong quá trình thử nghiệm hai tần số (Dual Frequency), 99.67% các phép đo đạt giá trị cố định (Lời giải FIXED) (1197/1201). Trong thử nghiệm đơn tần số RTK (Single Frequency) có phát truyền thông số tầng điện ly, chỉ có 61.45% các phép đo đạt được lời giải cố định (738/1201). Quanh khu vực có toạ độ 454930E 339708N, số vệ tinh cùng quan sát được giảm từ 8 xuống 7, và giảm tiếp từ 7 xuống 6 trong thời gian 3 giây tiếp theo. Việc giảm số vệ tinh cùng quan sát được này ảnh hưởng lớn tới việc xác định các lời giải cố định của cả hai phép thử nghiệm.

Hình 8 – Các kết quả thu được từ phương pháp định vị hiệu chỉnh PSEUDO-VRS

KẾT LUẬN BAN ĐẦU 

Toàn bộ quy trình thử nghiệm được mô tả trong các Bản tin Công nghệ này đưa ra cho chúng ta một cái nhìn tổng quan về những lợi thế tiềm năng của công nghệ định vị phối hợp tương tác giữa các phương tiện giao thông V2X. Phương tiện nào đã biết chính xác vị trí tuyệt đối của mình có thể hỗ trợ phương tiện khác tự xác định vị trí bằng cách sử dụng các kỹ thuật định vị và hiệu chỉnh GNSS hiện thời.

Việc ứng dụng vị trí của trạm cố định theo phương thức PSEUDO-VRS buộc phải xác định được chính xác toạ độ các điểm. Nếu thiếu phần này, những lời giải trị nguyên dương không thể thực hiện được, theo đó sẽ không có được những lời giải vị trí chính xác và có thể gây ra những mối đe doạ trong quá trình định vị dẫn đường giữa các phương tiện với nhau. Thực tiễn đòi hỏi tất cả các phép tính xác định chính xác vị trí của phương tiện A phải được thực hiện một cách tin cậy nhất, những đặc điểm yêu cầu độ chính xác này có thể được cung cấp bởi phương pháp hiệu chỉnh RTK mạng lưới nhưng đồng thời vẫn cẫn tới sự hỗ trợ của các phương pháp định vị tiên tiến khác. Kết quả thử nghiệm sẽ mở ra một hướng đi mới cho việc nghiên cứu và phát triển giải pháp V2X, đồng thời đây cũng là tiền đề cho phép tiến hành các thử nghiệm quan trọng tiếp theo để hoàn thành thiết kế hệ thống cũng như các định dạng số liệu tiêu chuẩn.

Mọi thông tin xin vui lòng liên hệ với chúng tôi qua hòm thư: info@anthi.com.vn