Simon Banville và Frank Van Diggelen, ANTHI Việt Nam tổng hợp dịch và biên soạn  

TRUY CẬP SỐ LIỆU ĐO THÔ GNSS

Hệ điều hành Android xác định các giao diện ứng dụng API (Application Programming Interfaces), đó là một tập hợp các giao thức cho phép người dùng truy cập vào các chức năng của hệ thống. Các phép đo thô GNSS cũng là dạng số liệu bao hàm ngay trong các cấp độ của phần mềm ứng dụng gồm GNSSClock và GNSSMeasurement được mô tả chi tiết trong giao diện ứng dụng API android.location. Google đã công bố ứng dụng GNSSLogger hoặc các ứng dụng phát triển cùng với mã nguồn này (xem Hình 1). Người dùng quan tâm có thể tìm ứng dụng tại địa chỉ https://github.com/google/gps-measurement-tools/releases (để tải về tập tin ứng dụng GNSSLogger.apk). Người dùng có thể sử dụng ngay chính ứng dụng này để ghi các phép đo GNSS dưới dạng tập tin dạng TEXT, hoặc có thể dùng ngay mã nguồn để chuyển các phép đo GNSS vào trong các ứng dụng được phát triển riêng. Ngay trong cấu trúc chung của GitHub, người dùng cũng có thể tìm thấy số liệu đo được sử dụng trong bài viết của các Bản tin Kỹ thuật, và các tập tin Matlab sử dụng để đọc, xử lý và hiển thị số liệu.

Ứng dụng GNSSLogger ghi nhận số liệu đo theo định dạng CSV (Comma – Seperated – Value) trong tập tin TEXT và gửi tập tin này qua Internet tới địa chỉ email riêng, Google Driver hoặc các phương thức chia sẻ tập tin khác trên Internet. Các trường số liệu được mô tả trong các mức ứng dụng GNSSClock và GNSSMeasurement của tài liệu API trực tuyến android.location. Ứng dụng cũng ghi nhận số liệu lịch vệ tinh đã mã hóa dựa trên các tài liệu kiểm soát giao tiếp các chùm vệ tinh định vị ICD (Interface Control Documents). Định dạng android.location được xác lập với chuẩn sử dụng cho các thiết bị di động tốt hơn các định dạng khác hiện có, hơn thế nữa định dạng này còn được thiết kế với ý tưởng hỗ trợ trong trường hợp đồng hồ của phần cứng thiết bị ngưng hoạt động (kích hoạt để hỗ trợ thiết bị khi chuyển sang chế độ tiết kiệm điện năng), và nhận thời gian vệ tinh dạng modulo 1, 2, 4, 10 hoặc 20 mili giây; 0.6, 1, 2 hoặc 6 giây; 1 ngày; hoặc 1 tuần phụ thuộc vào hệ thống vệ tinh định vị và khoảng nhận hồi đáp cao nhất đối với mỗi vệ tinh (ví dụ như khóa mã, hồi đáp bit, hồi đáp của các hệ thống con …). Tất cả được thực hiện một cách hoàn chỉnh bởi điện thoại di động thông minh thường nhận được giá trị cố định trước khi hồi đáp bit diễn ra hoặc giá trị thời gian tính bằng ngày/tuần được giải mã. Chính điều này đã dẫn tới việc sử dụng các định dạng như RTCM (Radio Technical Commission for Maritime Services) hoặc RINEX (Receiver Independent Exchange) đối với số liệu đo thô trên Android, nhưng ngược lại cũng không làm mất bất kỳ thông tin quan trọng nào. Những nhà phát triển ứng dụng được khuyến khích để tạo ra các ứng dụng có khả năng ghi nhận số liệu theo định dạng RTCM hoặc RINEX và công bố rộng rãi chúng trên Google Play Store.

Những sản phẩm đầu tiên chạy trên hệ điều hành Android sử dụng các phép đo GNSS thô là trên các thiết bị vận hành Android NOS như máy tính bảng Nexus 9, điện thoại Nexus 5x và Nexus 6p, điện thoại Pixel và Pixel XL. Các phép đo thô từ máy tính bảng Nexus 9 bao gồm cả số liệu đo sóng mang chuyên nghiệp (Carrier Phase Measurements) đối với các vệ tinh GPS và GLONASS. Các điện thoại Nexus 5x, Nexus 6p và Pixel có khả năng dò tìm đồng thời cả vệ tinh GPS và GLONASS, tuy nhiên số liệu đo thô từ những điện thoại này chỉ có khả năng ghi duy nhất số liệu GPS và không có khả năng thực hiện các phép đo sóng mang chuyên nghiệp.

Các điện thoại Android thế hệ tiếp theo được trang bị hệ điều hành Android N (hoặc mới hơn) khi được lắp bộ xử lý GPS sản xuất từ nằm 2016 trở về sau đều có khả năng hỗ trợ API từ các phép đo số liệu GNSS thô từ ít nhất hai hệ thống vệ tinh định vị.

CÁC PHÉP ĐO THÔ GNSS

Để có những nhìn nhận đầu tiên liên quan tới chất lượng số liệu GNSS cung cấp bởi điện thoại thông minh, một tập hợp số liệu đo trong thời gian 3 phút đã được ghi nhận vào ngày 22/08/2016 tại khu liên hợp Googleplex, đóng tại Mountain View, bang California. Thiết bị thu tín hiệu là điện thoại thông minh Samsung Galaxy S7 được trang bị bộ xử lý GNSS Broadcom 4774 chạy trên hệ điều hành Android N. Thiết bị thử nghiệm này cho phép ghi nhận cả số liệu đo sóng mang, Doppler và các phép đo chuỗi giả (Pseudorange) trên các tín hiệu tần số L1 đối với các chùm vệ tinh GPS, GLONASS, BeiDou, Galileo và QZSS.  Tuy nhiên trong các kết quả xử lý phân tích số liệu thể hiện trong những phần tiếp theo chỉ sử dụng các phép đo bằng vệ tinh GPS.

Ăng ten GNSS sử dụng cho điện thoại thông minh Samsung Galaxy S7 là loại ăng ten tương đối cao cấp theo đó có thể chấp nhận được sai số do nhiễu đa đường từ các tín hiệu GNSS phản xạ gây ra. Trong quá trình xử lý số liệu để tính toán các phép đo máy thu buộc phải phân biệt được đâu là tín hiệu đến thẳng từ vệ tinh và đâu là các tín hiệu phản xạ nhiễu, kết quả thu được là các bảng phân tích chi tiết các dạng nhiễu có liên quan trong quá trình thu số liệu thử nghiệm. Trong thực tiễn ngay cả đối với các máy thu GNSS phục vụ cho các ứng dụng chuyên nghiệp như đo đạc bản đồ hay theo dõi dịch chuyển mảng vỏ trái đất với độ chính xác lên tới mm hay cm thì nhiễu đa đường (Multipath) vẫn là nguồn gây ra sai số cho các phép đo đáng kể nhất, việc xử lý loại bỏ nguồn nhiễu này là một phần quan trọng để các phép đo đạt được độ chính xác cao hơn đặc biệt là khi máy thu GNSS hoạt động ở các khu vực đô thị nơi có rất nhiều khu nhà cao tầng có khả năng gây phản xạ cho các tín hiệu định vị.

(Còn tiếp)

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