Xử lý tín hiệu GNSS trong môi trường chịu nhiễu và cản trở vật lý (Multipath) là cần thiết để đảm bảo độ chính xác và độ tin cậy của dữ liệu GNSS, đặc biệt trong môi trường đô thị, rừng rậm hoặc khu vực có địa hình phức tạp. Bài viết mà Đất Hợp chia sẻ dưới đây sẽ giúp bạn.
Hiểu về hiện tượng nhiễu và cản trở vật lý (Multipath)
Nhiễu và cản trở vật lý (Multipath) là hiện tượng một tín hiệu GNSS gốc đến anten thu theo nhiều đường khác nhau, trong đó có tín hiệu đến trực tiếp (Line of Sight – LOS) và các tín hiệu đến sau do bị phản xạ. Các tín hiệu phản xạ thường đến trễ hơn so với tín hiệu trực tiếp, gây ra sai số trong việc xác định khoảng cách và dẫn đến sai số vị trí. Hiện tượng này ảnh hưởng mạnh hơn đến tín hiệu mã (Code) so với tín hiệu sóng mang (Carrier phase).
Mô phỏng hiện tượng nhiễu và cản trở vật lý (Multipath).
Nhận diện môi trường có khả năng gây ra nhiễu và cản trở vật lý (Multipath)
Nhận diện đúng các môi trường dễ gây nhiễu và cản trở vật lý giúp kỹ sư trắc địa đưa ra giải pháp hạn chế sai số và tối ưu hiệu quả đo. Một số môi trường đặc thù bao gồm:
- Khu vực đô thị có nhiều công trình cao tầng (Urban Canyon): Các tòa nhà chọc trời với bề mặt kính hoặc bê tông làm tín hiệu vệ tinh bị phản xạ nhiều lần. Điều này thường thấy trong các dự án đo đạc thành phố, khảo sát giao thông đô thị hoặc khi triển khai GNSS tại khu vực hạ tầng dày đặc.
- Khu vực rừng rậm, có tán cây dày: Tán lá cây và thân gỗ không chỉ gây suy hao tín hiệu GNSS mà còn tạo ra hiện tượng phản xạ, làm sai lệch dữ liệu đo. Các dự án khảo sát địa chính, lâm nghiệp, hoặc quy hoạch rừng dễ gặp tình trạng này.
- Gần các mặt nước lớn và bề mặt phản xạ: Hồ, sông, biển, ao hồ hoặc những bề mặt phẳng như mái tôn, kính, bê tông… là nguồn phản xạ tín hiệu mạnh, gây ra nhiễu và cản trở vật lý đáng kể. Đặc biệt trong khảo sát thủy văn, thủy lợi hay đo đạc công trình ven biển, vấn đề này cần được xử lý kỹ lưỡng.
- Công trường xây dựng có nhiều máy móc, xe cộ bằng kim loại: Các vật thể kim loại di chuyển liên tục không chỉ tạo ra phản xạ GNSS mà còn làm tín hiệu thay đổi thất thường, dẫn đến dữ liệu kém ổn định. Đây là thách thức lớn đối với các kỹ sư trắc địa khi triển khai đo đạc GNSS tại công trường hạ tầng, cầu đường hoặc khu công nghiệp.
Giải pháp kỹ thuật để xử lý tín hiệu GNSS, giảm ảnh hưởng của môi trường nhiễu và cản trở vật lý
Để xử lý tín hiệu GNSS, giảm ảnh hưởng của môi trường nhiễu và cản trở vật lý lên quá trình đo GNSS, kỹ thuật Đất Hợp hướng dẫn bạn một số giải pháp sau:
– Lựa chọn vị trí đặt anten:
- Đặt anten tại nơi thoáng đãng, không bị che khuất bởi vật cản lớn trong phạm vi 15–30 độ góc ngưỡng.
- Tránh gần các mặt phản xạ như tường nhà, bể nước, kính hoặc kim loại.
Đặt máy thu GNSS nơi thông thoáng giúp giảm ảnh hưởng của môi trường nhiễu và cản trở vật lý lên quá trình đo GNSS.
– Sử dụng anten GNSS chuyên dụng có thể xử lý tín hiệu GNSS tốt:
- Sử dụng anten GNSS có tính năng chống nhiễu và lọc đa đường, chẳng hạn như các dòng máy của Trimble để xử lý tín hiệu GNSS hiệu quả hơn.
Anten GNSS Trimble có tính năng chống nhiễu và lọc đa đường, giúp xử lý tín hiệu GNSS hiệu quả hơn.
- Lắp đặt anten đúng cách, đặt trên trụ vững chắc, có nền kim loại phẳng hoặc tấm chống phản xạ.
– Tăng thời gian đo và sử dụng các chế độ đo tĩnh dài:
- Thời gian đo dài giúp trung bình hóa các sai số ngẫu nhiên gây ra bởi hiện tượng đa đường.
- Sử dụng chế độ đo tĩnh trong ít nhất 15–60 phút tùy mức độ nhiễu.
– Xử lý dữ liệu bằng phần mềm chuyên dụng:
- Dùng phần mềm xử lý hậu kỳ (PPK) như Trimble Business Center (TBC).
- Lọc theo giá trị chỉ số chất lượng như Ratio, SNR, Elevation mask.
– Thiết lập tham số đo phù hợp:
- Đặt ngưỡng góc ngưỡng (elevation mask) từ 10–15 độ trở lên để loại bỏ tín hiệu từ vệ tinh gần đường chân trời – nơi dễ xảy ra nhiễu và cản trở vật lý.
- Lọc tín hiệu có SNR thấp (tín hiệu yếu, dễ bị nhiễu).
– Kiểm tra và đánh giá chất lượng tín hiệu:
- Theo dõi chỉ số SNR (Signal to Noise Ratio) trên phần mềm thu dữ liệu.
- Dùng các biểu đồ Polar Plot để xác định vùng có nhiều tín hiệu phản xạ.
- Loại bỏ điểm đo có chỉ số bất thường hoặc sai số lớn so với trung bình.
>>> Xem thêm: Trimble EVEREST Plus: Giảm thiểu tình trạng đa đường dẫn GNSS cao cấp
Sử dụng hệ thống GNSS đa tần, đa vệ tinh để giảm thiểu ảnh hưởng của nhiễu tín hiệu lên quá trình đo GNSS
Một trong những giải pháp hiệu quả nhất để nâng cao độ chính xác trong đo GNSS là ứng dụng thiết bị hỗ trợ đa tần (Multi-frequency) và đa vệ tinh (Multi-constellation).
Thiết bị GNSS Trimble R980 hỗ trợ đa tần, đa vệ tinh, giảm thiểu ảnh hưởng của nhiễu tín hiệu lên quá trình đo GNSS.
Phương pháp này giúp giảm thiểu đáng kể ảnh hưởng của hiện tượng đa đường dẫn cũng như các yếu tố gây nhiễu tín hiệu trong môi trường đo đạc phức tạp:
- Thiết bị GNSS hỗ trợ đa tần (L1, L2, L5…): Các tín hiệu GNSS được phát trên nhiều dải tần khác nhau. Khi máy thu GNSS nhận tín hiệu ở nhiều tần số, hệ thống có thể phân biệt được tín hiệu gốc (Line-of-Sight) với tín hiệu bị phản xạ (Multipath). Điều này giúp loại bỏ sai số và cải thiện độ chính xác trong các phép đo, đặc biệt hữu ích khi đo ở khu vực đô thị đông đúc hoặc rừng rậm.
- Hệ thống GNSS đa vệ tinh (GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou): Việc khai thác đồng thời nhiều chòm vệ tinh giúp tăng số lượng vệ tinh quan sát, cải thiện hình học đo (Satellite Geometry) và khả năng chọn lọc tín hiệu chất lượng cao. Nhờ đó, dữ liệu GNSS ổn định hơn ngay cả trong điều kiện che khuất tín hiệu, như tại công trường xây dựng, hẻm phố hẹp (urban canyon) hoặc khu vực ven sông, hồ.
Việc kết hợp đa tần và đa vệ tinh hiện đã trở thành tiêu chuẩn trong các thiết bị GNSS hiện đại. Đây là yếu tố quan trọng giúp các kỹ sư trắc địa, thủy đạc và xây dựng xử lý tín hiệu GNSS đạt độ chính xác centimet hoặc thậm chí milimet trong các dự án khảo sát bản đồ, đo địa chính, và triển khai hạ tầng kỹ thuật.
Xử lý tín hiệu GNSS trong môi trường nhiễu tín hiệu (Multipath) là thách thức lớn trong đo GNSS, nhưng hoàn toàn có thể kiểm soát nếu người vận hành hiểu rõ nguyên nhân và áp dụng đúng các biện pháp giảm nhiễu. Bằng cách lựa chọn vị trí đo hợp lý, sử dụng anten chất lượng, thiết bị đa tần, kết hợp xử lý hậu kỳ và thiết lập thông số đo phù hợp, người dùng có thể đạt được kết quả định vị chính xác ngay cả trong điều kiện môi trường bất lợi.
Cần tư vấn về các thiết bị GNSS đa tần chất lượng cao, hãy liên hệ ngay Đất Hợp qua HOTLINE 0903 825 125, chúng tôi sẽ hỗ trợ nhanh chóng nhất!
>>> Xem thêm: Hướng dẫn xử lý khi tín hiệu GNSS bị yếu
