Chất lượng tín hiệu của hệ thống GALILEO và BEIDOU (Phần 1)

10:34 08/12/2014

Các ứng dụng định vị và dẫn đường trong tương lai khai thác từ những hệ thống GNSS mới công bố và chương trình hiện đại hoá các hệ thống GNSS hiện hữu, đều sẽ đòi hỏi độ chính xác và tính sẵn sàng của tín hiệu ở mức cao hơn nhiều.

Chính vì vậy, việc phân tích và công bố chi tiết chất lượng tín hiệu của các vệ tinh mới phóng, cùng với những hạn chế và chưa hoàn chỉnh so với khả năng hoạt động theo thiết kếđã được công bố, là những tài liệu quan trọng có ảnh hưởng trực tiếp tới người sử dụng công nghệ định vị dẫn đường GNSS tương lai. Trong các bản tin tới đây, chúng tôi sẽ gửi tới Quý Độc giả các kết quả tính toán phân tích đầy đủ về khả năng và chất lượng tín hiệu của 2 hệ thống GNSS mới là Galileo và Beidou.
Các hệ thống định vị dẫn đường toàn cầu bằng vệ tinh GNSS đã đạt được những bước tiến quan trọng trong năm 2012, bằng những mốc quan trọng là các vệ tinh thế hệ mới và các hệ thống hiệu chỉnh bắt đầu hoạt động trên quỹ đạo. Từ khi hệ thống vệ tinh trên quỹ đạo được tăng cường, những yêu cầu về độ chính xác cũng như tính tin cậy trong ứng dụng dẫn đường ngày càng cao hơn, tất cả những tín hiệu được cung cấp bởi các hệ thống vệ tinh hiện hữu hay các hệ thống vệ tinh dẫn đường mới, bắt buộc phải được tiến hành phân tích chi tiết từng đặc tính liên quan tới khả năng hoạt động và mức độ hoàn chỉnh, cũng như dự đoán trước những kết quả có thể ảnh hưởng tới các máy thu của người sử dụng.

Ngay từ khi các tín hiệu GNSS trên mặt bằng nhiễu tiêu chuẩn, nhóm chuyên gia Đức đã sử dụng các trang thiết bịhạ tầng được phát triển riêng phục vụ cho công tác nghiên cứu chi tiết đặc tính của tín hiệu định vị dẫn đường GNSS. Hợp phần cốt yếu của các thiết bị phục vụ nghiên cứu giám sát tín hiệu GNSS là bộ ăng ten độ lợi cao đường kính 30 mét đặt tại Trung tâm Không gian Đức DLR (German Aerospace Center), Weilheim có thể thu nhận tất cả các tín hiệu GNSS trên mặt bằng nhiễu tiêu chuẩn, đảm bảo cho phép tiến hành các phân tích chi tiết. Trong quá trình phân tích chi tiết, nhóm chuyên gia đã phát hiện ra sự khác biệt trong chất lượng tín hiệu của các thế hệ vệ tinh dẫn đường Trung Quốc với tên gọi Beidou, những khác biệt này có ảnh hưởng tới khả năng cũng như chất lượng định vị dẫn đường sau này.

Tổng hợp các bản tin tiếp theo, chúng tôi sẽ mang đến cho Quý Độc giả cái nhìn tổng quan về các vệ tinh dẫn đường đang hiện hữu trên quỹ đạo. Đối với các vệ tinh được lựa chọn, các phân tích tín hiệu quan trọng đầu tiên chính là những đặc điểm của các tín hiệu này. Việc thu nhận số liệu của các vệ tinh không gian này cũng được tiến hành trong thời gian ngắn sau khi các tín hiệu này được phát truyền vào không gian để có thể tìm ra những đặc tính quan trọng liên quan đến chất lượng và những đặc điểm hoạt động của các vệ tinh.

Đối với các phân tích sâu và chi tiết hơn nữa, các phép đo thu số liệu cần phải được lặp lại ngay sau khi các vệ tinh chính thức đi vào hoạt động. Theo đó số liệu thô thu được từ ăng ten có độlợi cao kết hợp với việc định chuẩn chính xác, có thể được sử dụng cho mọi ứng dụng phân tích khác như: Phân tích cường độ tín hiệu, dải tần, đồ hình vệ tinh, phân tích mẫu, phân tích quan hệ, và phân tích để xác định chất lượng tín hiệu công bố và chất lượng tín hiệu thực sự, đây cũng là nguyên nhân ảnh hưởng tới khả năng hoạt động trong thực tiễn.

1. Hạ tầng phục vụ nghiên cứu

 

Hình 1 – Ăng ten độ nhạy cao đường kính 30 mét

Ngay từ đầu những năm 1970, DLR đã xây dựng đĩa ăng ten đường kính 30 mét (Hình 1) để phục vụ cho nhiệm vụ nghiên cứu vệ tinh mang tên HELIOS-A/B đặt tại văn phòng DLR, Wilheim, Đức. Nhiệm vụ nghiên cứu HELIOS-A/B là dự án hợp tác đầu tiên giữa Hoa Kỳ và Đức, theo đó người Đức đã xây dựng 2 ống kính không gian là HELIOS 1 (Tháng 12/1974 đến tháng 3/1986) và HELIOS 2 (Tháng 1/1976 đến tháng 1/1981), tiếp cận gần hơn với Mặt trời và tiếp cận được gần hơn so với bất kỳ ống kính không gian nào trước đây. Sau đó, ăng ten của chương trình tiếp tục hỗ trợ các nhiệm vụ không gian khác như Giotto, AMPTE, Equator-S và nhiều nhiệm vụ nghiên cứu khoa học liên quan khác.

Trong năm 2005, Viện Truyền thông và Dẫn đường của DLR đã khánh thành trạm giám sát độc lập chuyên phục vụ cho phân tích nghiên cứu các tín hiệu GNSS. Bộ ăng ten đường kính 30 mét được chuyển đổi phù hợp với bộ thu nhận tín hiệu thế hệ mới đa băng tần, đa tín hiệu. Trong quá trình chuẩn bị cho chiến dịch kiểm tra xác nhận chất lượng vệ tinh Galileo GIOVE-B năm 2008, một tập hợp các bộ thu mới gồm các hệ thống định chuẩn thế hệ mới đã được lắp đặt tại vị trí của ăng ten. Trên cơ sở thành công của các công trình nghiên cứu và việc đưa vào hoạt động những vệ tinh thuộc chương trình hiện đại hoá 2 hệ thống GPS và GLONASS, cũng như 2 hệ thống GNSS đang được xây dựng Galileo và COMPASS – Hệ thống hạ tầng phục vụ nghiên cứu của DLR lại được đổi mới và nâng cấp lần nữa vào các năm 2011/2012.

(Còn tiếp)


TẬP ĐOÀN ĐẤT VIỆT - VIETLAND GROUP
All rights reserved
Tầng 3, Tòa nhà 88 Tô Vĩnh Diện, phường Khương Trung, quận Thanh Xuân, tp. Hà Nội
Tel/Fax: 04 35680418 - Email: davico@davico.com.vn