Số 11/2019: Máy thu GNSS – Sự thay đổi hay cuộc cách mạng ?

Image Content

Quá khứ - Hiện tại và Tương lai của định vị vệ tinh

Huibert-Jan Lekkerkerk

Nhóm Kỹ thuật Công nghệ Công ty TNHH ANTHI Việt Nam dịch và biên soạn.

Dựa trên nguồn thông tin bổ sung này, người đo trên thực địa có thể dựng nghiêng sào đo ở góc hạn chế nào đó mà vẫn thu được kết quả đo vị trí và độ cao chính xác của ăng ten thu tín hiệu. Chức năng này không chỉ giúp cho chúng ta dễ dàng thao tác trên thực địa để đạt được độ chính xác cần thiết cho mỗi phép đo mà còn giúp chúng ta có thể đo được những vị trí mà trước đây không thể đo được bởi yêu cầu phải dựng đứng vuông góc sào đo trên vị trí.


Với khả năng sử dụng hệ thống hiệu chỉnh độ chính xác miễn phí SBAS trên nền tảng vệ tinh (Satellite Based Augmentation System) và tiếp tục xử lý sau số liệu thu được từ các máy đo phục vụ cho bản đồ và GIS, tới thời điểm hiện tại gần như tất cả các loại máy thu GNSS phục vụ cho các ứng dụng bản đồ và GIS đều có khả năng thu nhận tín hiệu hiệu chỉnh độ chính xác cao RTK (trước đây chỉ là hiệu chỉnh DGPS) điều này cũng đồng nghĩa với việc số liệu bản đồ và GIS thu thập bằng các máy đo cầm tay có khả năng đạt đến độ chính xác ở mức cm thay vì mét như trước đây. Và tiến xa thêm một bước nữa, thị trường đã xuất hiện các loại máy thu tín hiệu định vị GNSS sử dụng cho bản đồ không còn được tích hợp hợp phần máy tính điều khiển, thay vào đó là khả năng kết nối không dây Bluetooth để liên kết với điện thoại thông minh sử dụng hệ điều hành Android làm hợp phần điều khiển thay thế.

Cùng với hai loại máy thu GNSS phổ biến như đã đề cập trong phần trên, các nhà sản xuất cũng đang giới thiệu những máy thu RTK cao cấp dạng “hộp đen” được thiết kế đặc biệt dành riêng cho các loại thiết bị bay không người lái (UAV hoặc Drone) hay phục vụ cho các ứng dụng hướng dẫn xe máy thi công (Machine Guidance). Và tất cả các loại máy thu GNSS thế hệ mới đều được trang bị bộ nhớ lớn cho phép lưu trữ một khối lượng số liệu thô rất lớn phục vụ cho việc xử lý sau, bộ nhớ lớn cũng giúp cho các phép đo vị trí đạt độ tin cậy và độ chính xác cao hơn.

CÁC CHÙM VỆ TINH

Khoảng 10 năm trước, kỹ thuật định vị toàn cầu bằng vệ tinh rất đơn giản đối với người sử dụng: Tất cả phụ thuộc gần như hoàn toàn vào GPS, ở thời điểm này hệ thống định vị toàn cầu bằng vệ tinh GLONASS của Liên bang Nga (với vệ tinh đầu tiên công bố hoạt động toàn bộ vào đầu những năm 90) gặp phải rất nhiều khó khăn bởi suy thoái kinh tế nặng nề những nằm cuối của thập kỷ 90. Rất may sau đó GLONASS đã được vực dậy và quay trở lại trạng thái hoạt động toàn phần khoảng năm năm trước thời điểm hiện tại.

Cùng thời điểm đó, mặc dù tất cả chúng ta vẫn đang sử dụng hệ thống GPS làm hệ thống xương sống, một hệ thống vệ tinh khác đang được xây dựng đó là Galileo của Châu Âu. Được thành lập trên nền tảng công – tư đầu thế kỷ 21, hệ thống vệ tinh này hiện đã được định hình lại thành hệ thống sở hữu hoàn toàn bởi chính phủ (nhưng vẫn là hệ thống dân sự). Mặc dù không có mấy hy vọng về việc hệ thống Galileo sẽ hoạt động hoàn chỉnh toàn bộ vào khoảng năm 2020, nhưng ở thời điểm hiện tại các tín hiệu định vị từ hệ thống Galileo cũng đã mang lại nhiều lợi ích cho người sử dụng, đặc biệt là tăng cường chất lượng của các phép đo.

Một hệ thống định vị toàn cầu bằng vệ tinh nữa cũng đang được triển khai gấp rút đó là BeiDou của Trung Quốc. Ở giai đoạn ban đầu người Trung Quốc chỉ có ý định thiết kế một hệ thống GNSS quy mô khu vực, nhưng không lâu sau đó họ đã nhanh chóng phóng các vệ tinh lên quỹ đạo. Với 23 vệ tinh trên quỹ đạo (con số theo thiết kế để phục vụ tốt nhất cho khu vực) hiện nay BeiDou đã phủ trùm toàn bộ khu vực trung tâm của Châu Á và khởi động những bước đầu tiên cung cấp dịch vụ cho phần còn lại của thế giới. Nói cách khác, tất cả các loại máy thu đang hoạt động ở khu vực trung tâm của Châu Á đều chắc chắn sẽ thu nhận được tín hiệu định vị từ hệ thống BeiDou.

PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG

Không chỉ số lượng các hệ thống định vị toàn cầu bằng vệ tinh tăng lên trong những năm vừa qua, từ 1.5 hệ thống GNSS (GPS và GLONASS) đến nay chúng ta đã có tới hơn 4 hệ thống (Galileo, BeiDou, QZSS …), mà các kỹ thuật công nghệ mới trong lĩnh vực này cũng liên tục có sự thay đổi. Ngày 24/12/2018 gần năm năm sau khi kế hoạch thực hiện được phê chuẩn, vệ tinh GPS-III đầu tiên với những tín hiệu định vị mới chính xác hơn đã được phóng lên quỹ đạo. Trong năm 2020, sẽ là lần phóng đầu tiên để đưa các vệ tinh GLONASS có cấu trúc CDMA (hiện là các vệ tinh FDMA) lên quỹ đạo, như vậy ngay cả hệ thống GLONASS cũng sẽ có cấu trúc tín hiệu về cơ bản là tương đồng với các hệ thống vệ tinh GNSS còn lại.

10 năm về trước với các máy thu tín hiệu 80 kênh đã được coi là các máy thu công nghệ cao, nhưng ở thời điểm hiện tại một máy thu hiện đại cần tới 500 kênh để có thể hỗ trợ một cách tối đa cho tất cả các loại tín hiệu đến từ bốn hệ thống vệ tinh định vị GNSS hiện thời gồm GPS, GLONASS, Galileo và BeiDou. Chúng ta có thể lấy một ví dụ để thấy rõ điều này, một tín hiệu, từ một tần số của một vệ tinh trên tài khoản của một vệ tinh GNSS hình thành một kênh trong máy thu GNSS và mỗi hệ thống vệ tinh định vị có từ 25 đến 30 vệ tinh trên quỹ đạo, mỗi vệ tinh lại phát từ hai đến ba tín hiệu trên ba dải tần số khác nhau. Với ví dụ này chúng ta sẽ thấy rõ lý do tại sao các loại máy thu GNSS thế hệ mới nhất thường có tới vài trăm kênh tín hiệu.

(Còn tiếp)

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