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.

TÍN HIỆU HIỆU CHỈNH VÀ ĐỘ CHÍNH XÁC

Ngay cả khi các máy thu GNSS thế hệ mới có khả năng thu tín hiệu định vị từ tất cả các hệ thống vệ tinh định vị hiện hữu thì chúng cũng không thể cung cấp thông tin vị trí điểm đạt được độ chính xác phục vụ cho các ứng dụng trong chế độ thời gian thực. Với phương thức định vị chuẩn từ bất kỳ một hệ thống vệ tinh GNSS độc lập nào (hoặc kết hợp tất cả lại) thì độ chính xác tức thời cũng chỉ đạt tới mét, tuy nhiên trong thực tiễn những ứng dụng định vị chuyên nghiệp ở mức cơ sở vẫn đòi hỏi phải đạt được độ chính xác nhỏ hơn mét. Để nhận được các phép định vị có độ chính xác cao hơn độ chính xác tiêu chuẩn, chúng ta cần có tín hiệu hiệu chỉnh. Phương thức cung cấp tín hiệu hiệu chỉnh chỉnh phổ biến nhất trên thế giới có khả năng phủ trùm trên diện rộng đó là sử dụng các vệ tinh phát truyền miễn phí tín hiệu hiệu chỉnh từ không gian về trái đất SBAS (Satelitte Based Augmentation Systems) điển hình như hệ thống WAAS (Wide Augmentation Area System) của Hoa Kỳ hay hệ thống EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service) của Châu Âu.

Hệ thống hiệu chỉnh WAAS của Hoa Kỳ 

Hệ thống hiệu chỉnh EGNOS của Châu Âu

Đối với những ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao hơn nữa tới mức CM, kỹ thuật thường được sử dụng để tạo ra và sử dụng tín hiệu hiệu chỉnh được lựa chọn là đo động thời gian thực RTK (Real Time Kinematic. Thường được gọi chung là RTK hoặc RTK dGNSS). Theo chuẩn trước đây, các máy thu tín hiệu định vị sử dụng trong các ứng dụng đo RTK chuyên nghiệp thường chỉ hỗ trợ hai chùm vệ tinh là GPS và GLONASS và chính các máy thu này đều có khả năng điều biến và sử dụng tín hiệu hiệu chỉnh đo động thời gian thực cho cả hai loại tín hiệu của hai hệ thống định vị nêu trên. Vẫn còn nhiều máy thu ở thời điểm hiện tại không hỗ trợ kỹ thuật đo động thời gian thực RTK ngoài hai hệ thống GPS và GLONASS, nhưng cũng đã có nhiều nhà sản xuất bắt đầu bổ sung thêm hệ thống vệ tinh BeiDou bên cạnh GPS và GLONASS trong các giải pháp đo động thời gian thực. Nhưng ngay với việc chỉ sử dụng hai hệ thống vệ tinh là GPS và GLONASS trong đo động thời gian thực RTK, thì độ chính xác hiện thời mà các máy đo RTK chuyên nghiệp đạt được cũng thường nhỏ hơn 1cm + 1ppm (68%) mặt phẳng và 1.5cm + 1ppm (68) độ cao đối với hầu hết các loại máy thu có khả năng đo RTK. Và các trạm cố định phục vụ đo RTK hiện đại trước đây có giới hạn khoảng cách phủ trùm tín hiệu là 15km (kỹ thuật đo RTK với trạm cố định đơn) nay đã được thay thế bởi lưới các trạm cố định ảo (Virtual Base Station Network) và khả năng kết nối Internet với giao thức số liệu hiệu chỉnh trên nền tảng Internet NTRIP (Network Transport of RTCM via Internet Protocol).

Bên cạnh kỹ thuật đo động thời gian thực, trước đây và hiện nay vẫn còn đó một kỹ thuật khác cũng được sử dụng khá phổ biến nhiều trong các ứng dụng đo đạc ngoài khơi (Offshore Surveying) và đang bắt đầu phổ biến trong các lĩnh vực đo đạc mặt đất yêu cầu độ chính xác cao đó là kỹ thuật định vị điểm chính xác PPP (Precise Point Positioning). Đối với kỹ thuật này, độ chính xác mặt phẳng và độ cao dưới DM tới DM đạt được nhờ tính toán các khoảng cách từ các trạm cố định. Khác với SBAS và RTK (mà các trạm cố định được sử dụng phục vụ tính toán các số liệu hiệu chỉnh độ chính xác), trong kỹ thuật PPP các trạm cố định được sử dụng để tìm số liệu hiệu chỉnh chính xác cho thông tin vị trí của vệ tinh.

Kỹ thuật PPP phụ thuộc vào hai nguồn thông tin trung, nguồn thứ nhất là các phép đo trực tiếp (Dirrect Observations) và lịch vệ tinh (Emphemerides). Trong đó các phép đo trực tiếp là số liệu do chính các máy thu GNSS tự thực hiện, ví dụ một số các phép đo trực tiếp sử dụng cho PPP là phép đo sóng mang (Carrier Phase), phép đo hiệu chỉnh độ chễ (Differential Delay) giữa các tín hiệu GNSS ở các tần số khác nhau (do ảnh hưởng của tầng điện ly, thời tiết trong không gian). Lịch vệ tinh là các phép đo quỹ đạo vệ tinh chính xác được thực hiện bởi cộng đồng các nhà đo đạc (như IGS và các tổ chức khác sở hữu mạng lưới các trạm cố định hoạt động liên tục).

 Máy thu di động sử dụng những thông số để tính toán và cải thiện vị trí, thông số độ chính xác bắt đầu đạt được sau khoảng 20 phút kể từ khi khởi động quy trình đo. Các tín hiệu hiệu chỉnh trong kỹ thuật PPP là phát minh có bản quyền riêng, theo đó không phải tất cả các loại máy thu đều có khả năng khai thác các tín hiệu hiệu chỉnh PPP. Tất cả các nhà cung cấp giải pháp hiệu chỉnh PPP cho tín hiệu GPS hiện đang hoàn thiện giải pháp kết hợp với các hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu GNSS khác đang hoạt động như GLONASS, BeiDou.

(Còn tiếp)

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