Định vị GNSS trên biển bị ảnh hưởng bởi nhiều nguồn gây sai lệch dữ liệu khác nhau khiến kết quả giảm độ chính xác và độ tin cậy. Đây là công nghệ then chốt dành cho các hoạt động định vị và khảo sát ở các khu vực xa bờ, như khảo sát các mỏ dầu khí, các công trình điện tái tạo, thi công đường ống và cáp ngầm dưới biển, quản lý bờ biển và xây dựng. Dưới đây sẽ đề cập đến các nguồn gây lỗi chính và phương pháp để khắc phục chúng.
Định vị GNSS trên biển sai lệch do đâu?
Các nguồn gây lỗi ảnh hưởng đến công tác định vị GNSS trên biển là:
– Định vị GNSS trên biển sai lệch do đồng hồ thời gian của vệ tinh bị sai lệch
Mặc dù các vệ tinh định vị GNSS sử dụng đồng hồ nguyên tử hoạt động rất chính xác, nhưng nó vẫn sai lệch một lượng nhỏ theo suốt thời gian hoạt động. Dẫn đến kết quả vị trí có thể sai lệch đến ±2 mét.
Sự sai lệch của đồng hồ của vệ tinh được xác định bởi các trung tâm điều khiển vệ tinh mặt đất và được cập nhật tới người dùng thông qua tín hiệu phát xuống từ vệ tinh. Mặc dù vậy, các sai lệch này vẫn có thể không được đánh giá chính xác đủ dành cho các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao.
– Định vị GNSS trên biển sai lệch do sai lệch quỹ đạo bay
Các vệ tinh gnss có quỹ đạo bay rất chính xác, và được xác định trước. Tuy nhiên, các quỹ đạo này có thể thay đổi chút ít phụ thuộc vào lực hấp dẫn, bức xạ mặt trời, lực kéo của bầu khí quyển, và các yếu tố khác. Các yếu tố này có thể dẫn đến sai số ±2.5 mét.
Các sai lệch về quỹ đạo cũng được quan sát bởi trung tâm điều khiển vệ tinh mặt đất và được hiệu chỉnh bởi dữ liệu lịch thiên văn vệ tinh. Tuy nhiên, các hiệu chỉnh này có thể không liên tục hoặc không đủ chính xác cho vài ứng dụng.
Định vị GNSS trên biển sai lệch do quỹ đạo bay lệch so với quỹ đạo được tính toán.
– Định vị GNSS trên biển sai lệch do độ trễ tần điện ly
Tần điện ly của bầu khí quyển là lớp nằm ở độ cao từ 50 đến 1000km từ mặt đất lên trên. Tần điện ly này chứa các phân tử tích điện có thể làm cong và trễ tín hiệu GNSS khi tín hiệu này đi qua tần điện ly này. Độ trễ phụ thuộc vào tần số của tính hiệu, mật độ của các ion, và góc cao độ của vệ tinh.
Độ trễ tần điện ly này được đánh giá bằng cách sử dụng các bộ thu 2 tần số có thể xác định được độ trễ giữa 2 tín hiệu ở 2 tần số khác nhau. Ngoài ra, mô hình của tần điện ly hoặc các dữ liệu hiệu chỉnh từ các nguồn ngoài cũng có thể được sử dụng.
Tín hiệu định vị GNSS trên biển bị ảnh hưởng bởi tần điện ly.
– Định vị GNSS trên biển sai lệch do độ trễ tần đối lưu
Tần đối lưu là tần khí quyển nằm từ 50km trở xuống mặt đất. Tần khí quyển này chứa hơi nước và các loại khí khác cũng có thể làm trong và trễ các tín hiệu GNSS khi đi qua tần đối lưu này. Độ trễ phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất, độ ẩm,và góc cao độ của vệ tinh. Độ trễ tần đối lưu khiến cho kết quả sai lệch tới ±0.5 mét. Giá trị sai lệch này có thể được xác định bởi các mô hình thực nghiệm hoặc các giá trị hiệu chỉnh từ nguồn ngoài.
Tín hiệu định vị GNSS trên biển bị ảnh hưởng bởi tần đối lưu.
– Định vị GNSS trên biển sai lệch do độ nhiễu của thiết bị
Thiết bị thu GNSS là thiết bị điện tử, xác định thời gian và pha của các tín hiệu GNSS thu được. Tuy nhiên, các phép đo này bị ảnh hưởng bởi các tín hiệu nhiễu từ nhiều nguồn khác nhau, như nhiễu do nhiệt độ, nhiễu do giao động,nhiễu do quá trình lượng tử hóa… Nhiễu từ chính thiết bị thu có thể làm sai lệch kết quả vị trí lên đến ±0.3 mét.
– Định vị GNSS trên biển sai lệch do hiện tượng đa đường (Multipath Signal)
Hiện tượng đa đường dẫn (Multipath – Tín hiệu bị phản xạ qua nhiều vật thể) là các tín hiệu nhiễu xuất hiện khi tín hiệu GNSS được phản xạ từ các mặt phẳng khác, như là các tòa nhà, cây xanh, mặt nước… trước khi đến được anten thu tín hiệu của thiết bị.
Điều này gây nên sự nhiễu loạn và biến dạng của tín hiệu, gây nên sự sai lệch trong bước xác định thời gian và pha của tín hiệu GNSS. Ảnh hưởng này có thể gây sai lệch lên đến ±1 mét.
Hiện tượng đa đường (Multipath Signal).
Cách khắc phục sai lệch khi định vị GNSS trên biển
Dưới đây là một số phương pháp có thể sử dụng để khắc phục các nguồn có thể gây sai lệch này và tăng cường độ chính xác định vị GNSS trên biển:
– Sử dụng thông tin của đồng hồ vệ tinh và quỹ đạo
Vài nguồn dữ liệu bên ngoài cung cấp thông tin chính xác hơn về thời gian của vệ tinh và độ lệch quỹ đạo của chúng hơn là dữ liệu được cung cấp từ trung tâm điều khiển GNSS mặt đất.
Những nguồn dữ liệu này bao gồm hệ thống SBAS (Space Based Augmentation Systems) như WAAS, EGNOS, GAGAN… hoặc dịch vụ PPP (Precise Point Positioning) như sóng hiệu chỉnh ATLAS của Hemisphere ,IGS hoặc Trimble RTX. Các nguồn dữ liệu này cung cấp các thông số hiệu chỉnh cho đồng hồ và quỹ đạo sai lệch của các vệ tinh GNSS để thiết bị thu có thể áp dụng vào quá trình tính toán làm giảm độ sai lệch về vị trí.
– Sử dụng kỹ thuật DGPS-DGNSS (Differential GNSS) hoặc RTK (Real Time Kinematic)
Các phương pháp này sử dụng các bộ thu tham chiếu được đặt ở các điểm đã xác định vị trí từ trước, để đo lường các sai số làm ảnh hưởng đến tín hiệu GNSS và phát đi các dữ liệu này đến các bộ thu của người dùng ở các khu vực lân cận.
Các bộ thu của người dùng sẽ áp dụng các hiệu chỉnh này vào quá trình tính toán để làm giảm sai số vị trí. DGNSS cung cấp các hiệu chỉnh cho sự sai lệch của tín hiệu GNSS về thời gian, quỹ đạo, tần điện ly, và tần đối lưu, trong khi RTK cung cấp thêm dữ liệu hiệu chỉnh xác định độ lệch pha giữa 2 tín hiệu L1-L2 và các sai số do tín hiệu bị phản xạ nhiều hướng.
Trạm tham chiếu DGNSS gửi dữ liệu hiệu chỉnh đến các bộ thu GNSS trong khu vực lân cận.
– Sử dụng kỹ thuật chống gây nhiễu và chống giả mạo
Gây nhiễu (Jamming) có chủ ý hoặc không chủ ý vào các tín hiệu GNSS để làm giảm tỷ lệ tín hiệu/tạp âm và giảm chất lượng của chúng. Giả mạo là chủ ý phát đi những tín hiệu GNSS để thay thế hoặc chỉnh sửa tín hiệu gốc và làm sai lệch kết quả vị trí. Để bảo vệ tránh khỏi bị gây nhiễu và giả mạo tín hiệu, một số kỹ thuật có thể được dùng, như sử dụng các dãy anten tự thích nghi, chứng thực tín hiệu, theo dõi chất lượng tín hiệu…
Hy vọng những thông tin trên hữu ích và giúp được công tác định vị GNSS, phục vụ khảo sát công trình xa bờ của quý khách hàng được thuận lợi và hiệu quả hơn. Ngoài ra, nếu còn bất kỳ thắc mắc nào, hãy liên hệ ngay đến HOTLINE 0903 825 125 để được tư vấn và hỗ trợ nhanh chóng nhất!
>>> Xem thêm: So sánh định vị DGPS và GPS-RTK
