GNSS: Mọi thứ bạn cần biết.

Giới thiệu

Trước khi chúng ta xem xét lịch sử của Hệ thống Vệ tinh Điều hướng Toàn cầu (GNSS, GNSS; sau đây gọi là GNSS) hoặc động học thời gian thực (RTK hoặc Real Time Kinematic)

Đây là tổng quan cơ bản về hệ thống định vị vệ tinh như chúng ta đã biết, nhưng hôm nay chúng ta tiến thêm một bước nữa để thảo luận về hệ thống định vị vệ tinh tiên tiến được gọi là GNSS. Bất kỳ hệ thống định vị vệ tinh nào có khả năng phủ sóng toàn cầu được gọi là hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu hoặc GNSS. Nhưng đó không phải là tất cả. GNSS có một vũ khí bí mật...

Một công nghệ mà GNSS thường dựa vào là động học thời gian thực, hay RTK. Động học thời gian thực là một kỹ thuật định vị vệ tinh toàn cầu giúp GNSS cải thiện độ tin cậy và độ chính xác của dữ liệu mục tiêu. Khi nói đến định vị, định vị và độ chính xác tối đa, sự kết hợp của GNSS với RTK làm tăng mức độ chính xác không giống bất kỳ thứ gì khác. RTK khuếch đại tín hiệu pha được trao đổi giữa máy phát và máy thu, do đó cung cấp độ chính xác mức centimet và hiệu chỉnh tín hiệu theo thời gian thực.

GNSS hay Hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu là gì?

Hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu ban đầu được phát triển bởi Không quân Hoa Kỳ, khi công nghệ này được gọi là Hệ thống định vị toàn cầu, hay GPS, và chỉ có thể được sử dụng bởi quân đội Hoa Kỳ. Theo thời gian, công nghệ GPS đã trở nên khả dụng cho tất cả mọi người trên hành tinh này. Giờ đây, mọi điện thoại thông minh được trang bị GPS đều có thể dễ dàng truy cập đối với tất cả mọi người, chính phủ của một số quốc gia đã quyết định đưa công nghệ này lên một cấp độ tiên tiến, chính xác và lâu dài hơn. Do đó, sự xuất hiện của Hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu hay GNSS đã trở thành một hiện tượng chính thức đối với người tiêu dùng khu vực tư nhân.

Hiện tại, ngoài Hoa Kỳ, GLONASS của Nga và Galileo của Liên minh Châu Âu là hai GNSS hoạt động chính hoạt động trên bề mặt hành tinh của chúng ta. Với sự ra đời của công nghệ GNSS, nhiều công nghệ hỗ trợ, được gọi là Hệ thống Điều hướng Khu vực, bắt đầu hoạt động. Khái niệm công nghệ giống như của GNSS, nhưng bao gồm ít khu vực địa lý hơn.

Hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu hay GNSS hoạt động như thế nào?​​

Vệ tinh GNSS có hai sóng mang được ghi trong băng tần L, đó là L1 (1575,42 MHz) và L2 (1227,60 MHz). Mục đích chính của hai bước sóng này là truyền tín hiệu từ một vệ tinh được kết nối với bề mặt trái đất. Theo Techopedia, việc sử dụng công nghệ băng tần L có thể giảm chi phí trong khi cung cấp một kết nối đáng tin cậy và ít bị gián đoạn hơn. Sự ra đời của các dải L với vị trí đặt ăng-ten chính xác mang lại một số lợi thế cho máy bay không người lái nông nghiệp

Mặt khác, máy thu GNSS đặt trên bề mặt trái đất bao gồm một ăng-ten và một bộ phận xử lý. Mục đích của anten là nhận tín hiệu mã hóa từ vệ tinh kết nối, nhiệm vụ của bộ phận xử lý là giải mã tín hiệu thành thông tin có nghĩa.

Lưu ý: Để xác định vị trí một máy thu, GNSS phải thu thập dữ liệu từ ít nhất ba vệ tinh riêng biệt.

Mỗi ​​vệ tinh GNSS quay quanh Trái đất với khoảng thời gian là 11 giờ 58 phút và 2 giây. Thông tin thời gian do vệ tinh truyền được truyền bằng cách sử dụng các mã để người nhận có thể xác định khoảng thời gian mà mã được truyền.

Các tín hiệu truyền từ vệ tinh chứa dữ liệu được mã hóa giúp máy thu xác định chính xác vị trí của nó và máy thu tự định vị chính xác theo vị trí của vệ tinh.

Bộ thu IC tính toán chênh lệch thời gian giữa thời gian phát sóng và thời gian nhận tín hiệu được mã hóa. Khi máy thu được định vị chính xác so với vệ tinh, bộ phận xử lý sẽ dịch vị trí của máy thu theo vĩ độ, kinh độ và độ cao. Vì vậy, dựa trên khái niệm đơn giản này, mọi GNSS hoạt động trên bề mặt của hành tinh này.

Các ứng dụng của dịch vụ vệ tinh dẫn đường toàn cầu

Sự ra đời của công nghệ GNSS đã thay đổi khái niệm theo dõi vị trí với mức độ cao của độ chính xác và phạm vi bao phủ rộng. Có một số ứng dụng GNSS chính đã giúp thế giới nhìn thấy một tương lai tốt đẹp hơn.

GNSS cho điều hướng

Trong số tất cả các công nghệ khác, khái niệm GNSS đã có tác động lớn đến công nghệ điều hướng. Gần đây GNSS đã được đưa vào ngành công nghiệp ô tô, hiện nay hầu như các hãng ô tô đều đang tích hợp công nghệ GNSS vào các dòng xe của họ. Việc tích hợp công nghệ GNSS giúp người lái dễ dàng điều hướng các tuyến đường chưa biết để khám phá các cung đường trên thế giới.

Việc sử dụng GNSS trong hệ thống định vị không chỉ giới hạn ở ô tô, vì công nghệ này hiện cũng được sử dụng rộng rãi trên máy bay. Bản đồ địa hình sơ bộ và cập nhật địa hình theo thời gian thực từ GNSS cho phép phi công tránh va chạm trong giao thông hàng không. Hơn nữa, GNSS được sử dụng trong buồng lái máy bay cũng sử dụng các công nghệ như WAAS hoặc GBAS (LAAS) để cải thiện độ chính xác của hướng đi.

WAAS là gì?

Không giống như các thiết bị hỗ trợ dẫn đường trên mặt đất truyền thống, Hệ thống Tăng cường Diện tích Rộng (WAAS) cung cấp các dịch vụ dẫn đường trong toàn bộ Hệ thống Không gian Quốc gia hay gọi tắt là NAS). WAAS cung cấp thông tin bổ sung cho máy thu GPS / WAAS để cải thiện độ chính xác và tính toàn vẹn của các ước tính vị trí hiện tại.

GBAS hay LAAS là gì?

Trong lịch sử, Cục Hàng không Liên bang (FAA) đã từng gọi cái mà ngày nay chúng ta gọi là GBAS, LAAS. Theo trang web của Cục Hàng không Liên bang, Hệ thống Tăng cường Trên Mặt đất (GBAS) là một hệ thống cung cấp các hiệu chỉnh và giám sát khác biệt về tính toàn vẹn của các hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu (GNSS).

Ngoài các ứng dụng rộng rãi của GNSS trong ô tô và máy bay, GNSS còn được sử dụng để điều hướng tàu thuyền / du thuyền và tàu trên mặt nước.

Lưu ý: tàu cũng sử dụng khối chức năng GNSS được gọi là "Man Overboard" hoặc abbr. ĐÁM ĐÔNG. Tính năng này cho phép thủy thủ đoàn xác định chính xác vị trí của một người bị rơi trên tàu.

GNSS cho khảo sát và lập bản đồ địa chất

Khảo sát trắc địa và lập bản đồ địa chất là một ứng dụng quan trọng khác của GNSS. Hầu hết các máy thu GNSS sử dụng dữ liệu tín hiệu được tạo ra ở tần số sóng L1 để thực hiện việc lập bản đồ địa chất. Nó được trang bị một bộ dao động tinh thể chính xác giúp sóng giảm sai số đồng hồ khi ánh xạ. Các nhà nghiên cứu cũng có thể thực hiện các phép đo chính xác cao bằng cách tính toán độ lệch thích hợp giữa các cảm biến GNSS.

Ví dụ, nếu một khu vực đang biến dạng tích cực (ví dụ như núi lửa) được bao quanh bởi một số trạm thu, thì GNSS có thể hữu ích để phát hiện bất kỳ loại nào của biến dạng hoặc chuyển động trên mặt đất.

Ứng dụng GNSS trong các ngành khác

Ngoài các ứng dụng GNSS ở trên, những ứng dụng quan trọng còn bao gồm:

1. Vệ tinh di động
2. Dịch vụ chính xác và khẩn cấp dựa trên vị trí
3. Cải thiện dự báo thời tiết
4. Mã hóa địa lý ảnh
5. Tiếp thị và hơn thế nữa

Thiết bị đo lường quán tính hoặc cảm biến INS

Thiết bị đo lường quán tính (IMU) đóng một vai trò quan trọng trong hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu. Như đã thảo luận ở trên, hệ thống GNSS thu thập các tín hiệu dữ liệu từ ít nhất ba trong số các vệ tinh trên quỹ đạo, nơi mà mọi tín hiệu mà bộ thu nhận được đều cực kỳ chính xác.

Tuy nhiên, nếu tín hiệu bị che khuất bởi bất kỳ chướng ngại vật nào như cây cối, tảng đá hoặc tòa nhà, tín hiệu sẽ không thể cung cấp định vị chính xác nữa. Đơn vị đo lường quán tính là một loại cảm biến quán tính tính toán chuyển động quay và gia tốc của một vật thể chuyển động để xác định vị trí của nó trong không gian.

Chúng ta hãy đi sâu hơn một chút vào chi tiết

IMU bao gồm 6 cảm biến bổ sung nằm dọc theo ba trục trực giao khác, trong đó mỗi người trong số họ cũng bao gồm một gia tốc kế và một con quay hồi chuyển. Nhiệm vụ của gia tốc kế là đo gia tốc tuyến tính của một vật chuyển động, trong khi con quay hồi chuyển đo gia tốc quay. Như vậy, bằng cách tính toán giá trị của hai cảm biến này, hệ thống có thể dễ dàng xác định chính xác vị trí của vật thể chuyển động. Song song với nhau, GNSS và IMU cung cấp cho người dùng cuối các giải pháp điều hướng chính xác và mạnh mẽ hơn.

Tóm lại

Nhờ những tiến bộ công nghệ gần đây, nhiều khái niệm và công nghệ đã thay đổi đáng kể sân chơi cho robot, liên lạc vệ tinh và điều hướng như chúng ta biết. Hệ thống Vệ tinh Định vị Toàn cầu là một trong những công nghệ tiên tiến đã cải thiện cuộc sống hàng ngày như chúng ta biết ngày nay. Hơn nữa, RTK cung cấp GNSS với độ chính xác cấp độ centimet với các hiệu chỉnh tín hiệu theo thời gian thực. Kết hợp GNSS và RTK cung cấp độ chính xác cao nhất và chất lượng theo dõi cao nhất mà bạn cần. Xét cho cùng, GNSS và RTK là sự kết hợp mạnh mẽ nhất trên thị trường hiện nay.

Trong phần tổng quan này, chúng tôi đã khám phá tất cả các lĩnh vực có thể có đối với GNSS và thảo luận chi tiết về các khái niệm, nguyên tắc hoạt động và ứng dụng của nó. Chúng tôi hy vọng rằng tài liệu được trình bày đã cung cấp đầy đủ thông tin cho bạn về công nghệ GNSS, khai sáng và truyền cảm hứng cho bạn để đạt được mục tiêu của mình. Cám ơn vì sự quan tâm của bạn.