Số kênh thu của máy định vị vệ tinh GNSS ngày càng tăng lên: 555, 672, 1408…. nhưng tất cả có nghĩa là gì khi chỉ có khoảng 120 vệ tinh đang hoạt động trên không gian? Đây có phải là một trường hợp “càng nhiều, càng tốt”? Hãy cùng Đất Hợp tìm hiểu xem điều gì đang thực sự xảy ra giữa không gian – Trái Đất và khám phá lý do tại sao có rất nhiều kênh thu nhưng lại ít vệ tinh trong không gian.
Ở các phiên bản máy thu GPS đầu tiên, số kênh thu của máy định vị vệ tinh GNSS và số lượng vệ tinh hoạt động trên quỹ đạo có mối tương quan mật thiết
Trong những giai đoạn đầu của máy thu GPS, có một mối tương quan trực tiếp giữa số lượng kênh theo dõi vệ tinh mà máy thu có và số lượng vệ tinh mà máy thu đang theo dõi. Ví dụ: Máy thu Trimble 4000S chỉ có 6 kênh, trong đó mỗi kênh theo dõi tín hiệu L1 trên một vệ tinh. Vào thời điểm đó, các vệ tinh thử nghiệm GPS chỉ phát tín hiệu L1 Coarse Acquisition, do đó có tên mã “L1C/A” dành cho mục đích dân sự.
Tín hiệu L1 đơn này từ Vệ tinh A sử dụng một trong các kênh của máy thu để theo dõi vệ tinh.
Với sự ra mắt của các hệ thống định vị vệ tinh GPS vào cuối những năm 1980 và 1990, công nghệ máy thu GPS đã nâng cao cả về chức năng và tối ưu kích thước. Máy thu GPS Trimble với công nghệ độc quyền cho phép theo dõi tín hiệu L2 quân sự được phát bởi các hệ thống định vị vệ tinh GPS. Mỗi vệ tinh GPS phát sóng trên băng tần L1 và L2. Chữ “L” trong L1 và L2 đề cập đến ký hiệu được sử dụng cho tín hiệu vô tuyến băng tần L trong phạm vi 1.0-2.0 GHz (1000-2000MHz).
Trong trường hợp này, các tín hiệu nhận được từ Vệ tinh B chiếm hai kênh máy thu.
Vì sao máy thu GNSS ngày nay phải có nhiều kênh?
Thuật ngữ “GNSS”, viết tắt từ “Global Navigation Satellite System” được sử dụng để mô tả mạng lưới các hệ thống định vị vệ tinh nằm trên quỹ đạo thay vì chỉ sử dụng thuật ngữ “GPS” như trước đây, vì GPS là tên của hệ thống định vị vệ tinh định vị thuộc sở hữu của Hoa Kỳ. Với sự bổ sung các hệ thống định vị vệ tinh GLONASS (Nga), BeiDou (Trung Quốc) và QZSS (Nhật Bản) trên quỹ đạo không gian làm cho hệ thống định vị vệ tinh đã mở rộng hơn nhiều so với việc chỉ sử dụng một hệ thống định vị vệ tinh GPS của Mỹ và chính điều đó đã khiến “GNSS” đã trở thành thuật ngữ chính xác hơn.
Tín hiệu vệ tinh GNSS bao gồm các mã khác nhau và thông tin dữ liệu được truyền bởi sóng mang.
Các mã đo khoảng cách cho phép máy thu tính toán phạm vi (khoảng cách) từ vệ tinh đến anten máy thu. Trong trường hợp các vệ tinh GPS được hiện đại hóa, tín hiệu sóng L1 được mã hóa (sửa đổi) bởi các tín hiệu phạm vi, các tín hiệu mã hóa này có ký hiệu dạng (P/Y-) – cấp độ quân sự (C/A-), Dân sự (C-), tức là L1C/A, L1C và L1P/Y. Trong khi sóng mang L2 được mã hóa bởi hai loại mã L2C và L2P/Y. Các vệ tinh GPS cũng phát hai loại mã phạm vi trên băng tần L5 là L5I và L5Q.
Cần có một kênh thu chuyên dụng để theo dõi từng tín hiệu vệ tinh tương ứng. Nghĩa là, nếu máy thu theo dõi L1C, L1C/A, L2C và L5I và L5Q, thì nó sẽ cần phân bổ 5 kênh cho mỗi loại mã trên vệ tinh GPS.
Máy thu GNSS Trimble có thể theo dõi tín hiệu từ nhiều hệ thống định vị vệ tinh. Trong đó mỗi hệ thống định vệ tinh phát sóng trên nhiều băng tần sóng mang khác nhau, với nhiều loại mã khác nhau. Cấu trúc tín hiệu của hệ thống định vị vệ tinh của QZSS cũng gần như tương tự với GPS, tuy nhiên, nhìn chung tất cả các Hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu đều có cấu trúc tín hiệu riêng biệt. Bảng dưới đây tóm tắt các cấu trúc tín hiệu GNSS.
Thông thường, từ 40 đến 60 vệ tinh GNSS sẽ được máy thu thu được ở bất kỳ đâu trên Trái Đất. Giả sử rằng có 5 tín hiệu được theo dõi trên mỗi vệ tinh, thì điều này sẽ yêu cầu máy thu có tối thiểu 200 đến 300 kênh.
Tuy nhiên, một số hệ thống định vị vệ tinh (ví dụ như Galileo) có mã phạm vi phức tạp hơn. Về cơ bản, mã phạm vi là mã của số 0 và số 1 cho phép máy thu xác định thời gian và khoảng cách di chuyển của tín hiệu đó giữa vệ tinh và máy thu. Các mã phạm vi khác nhau được sử dụng cho các tín hiệu sóng mang khác nhau, ví dụ: mã phạm vi cho tín hiệu L1C khác với mã phạm vi cho tín hiệu L2C.
Ở mỗi máy thu đều có khả năng tạo các bản sao của các mã được phát bởi mỗi vệ tinh để theo dõi chúng. Do các mã hoàn toàn khác nhau được sử dụng bởi các hệ thống khác nhau, cần phải dành một số kênh nhất định cho các tín hiệu vệ tinh cụ thể đó. Điều đó có nghĩa là không phải tất cả các kênh trên máy thu đều có thể khả dụng cùng lúc và một số loại kênh được dành riêng cho các loại mã cụ thể.
Vì vậy, bây giờ chúng ta có thể bắt đầu hiểu tại sao một máy thu GNSS lại cần nhiều kênh đến vậy. Nhiều kênh là một cách gọi chung, nghĩa là chúng sẽ theo dõi các tín hiệu tương tự, chẳng hạn như một số tín hiệu GPS và một số tín hiệu Beidou. Tuy nhiên, một số kênh được thiết lập riêng để nhận các tín hiệu mã cụ thể (chẳng hạn như từ một số vệ tinh Galileo).
Hình dưới đây cho thấy một ví dụ về số lượng kênh theo dõi máy thu có thể được sử dụng khi chỉ theo dõi 5 vệ tinh riêng lẻ.
Số lượng kênh theo dõi máy thu có thể được sử dụng khi chỉ theo dõi 5 vệ tinh riêng lẻ.
Có phải càng nhiều kênh, càng tốt?
Vì vậy, nó là một trường hợp của “càng nhiều, càng tốt”? …có lẽ không hẳn.
Tất nhiên, nó không chỉ đơn thuần là theo dõi các tín hiệu định vị vệ tinh mà các thuật toán trong bộ thu giải mã tín hiệu thu được từ vệ tinh đó, nó là giảm thiểu sự phản xạ và tăng tốc độ hội tụ giữa các tín hiệu thu được để xác định vị trí của bạn — cũng như nguồn hiệu chỉnh của bạn — đều có tầm quan trọng ảnh hưởng đến độ chính xác.
Bảng bên dưới hiển thị danh sách các hệ thống định vị vệ tinh khác nhau, số lượng vệ tinh, số lượng tín hiệu và mô hình quỹ đạo của chúng.
Điều bạn thực sự muốn yên tâm là bộ thu của bạn có khả năng theo dõi tất cả các tín hiệu vệ tinh hiện có, vì bạn càng theo dõi nhiều tín hiệu vệ tinh thì bộ thu của bạn cần phải có nhiều kênh để hoạt động một cách tối đa nhất. Cuối cùng, việc theo dõi tất cả các tín hiệu vệ tinh có sẵn nâng cao được độ chính xác của vị trí và hoàn thành công việc của bạn một cách hiệu quả và chính xác nhất có thể.
Như vậy, bên cạnh số kênh thu của máy định vị vệ tinh GNSS, điều mà người dùng cũng cần nên quan tâm ở một thiết bị GNSS là thuật toán xử lý dữ liệu mà đơn vị sản xuất đã thiết lập cho máy để có được dữ liệu đầu ra chính xác và có độ tin cậy cao. Nếu bạn còn bất kỳ thắc mắc nào về số kênh thu của máy định vị vệ tinh GNSS và số lượng vệ tinh hoạt động trên quỹ đạo, hãy liên hệ Đất Hợp qua HOTLINE 0903 825 125, chúng tôi sẽ hỗ trợ nhanh nhất!
>>> Xem thêm: Lỗi không đạt nghiệm Fixed khi sử dụng phương pháp đo động thời gian thực RTK trên máy GNSS
