GNSS là gì?

GNSS hay hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu là một nhóm các vệ tinh đồng bộ hoạt động cùng nhau (gọi chung là các chòm sao) được sử dụng cho các giải pháp Điều hướng Vị trí và Thời gian (PNT) trên cơ sở toàn cầu. Nó bao gồm nhiều chòm sao vệ tinh truyền tín hiệu vô tuyến toàn cầu được sử dụng cho các giải pháp PNT. Các chòm sao chính là hệ thống định vị toàn cầu (GPS) (Mỹ) - Glonass (Nga) - Galileo (EU) và Beidou (Trung Quốc).

Các giải pháp PNT do GNSS này cung cấp được sử dụng cho nhiều loại ứng dụng bao gồm nhưng không giới hạn ở vị trí phương tiện và điều hướng (Hàng hải, Đường bộ và Đường sắt), đồng bộ hóa thời gian cho mạng lưới điện và truyền thông, dịch vụ khảo sát, khai thác mỏ, xây dựng và nông nghiệp theo định vị (LBS).

Sự khác biệt giữa GPS và GNSS là gì?

Hệ thống Định vị Toàn cầu (GPS) là một hệ thống định vị vô tuyến dựa trên vệ tinh do chính phủ Hoa Kỳ sở hữu, nó là một trong nhiều hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu (GNSS). Tuy nhiên, vì GPS là GNSS đầu tiên và sau đó được sử dụng rộng rãi nhất, nên mọi người thường sử dụng GPS khi nói về GNSS - hơi giống như nói Hoover thay vì máy hút bụi hoặc iPad thay vì máy tính bảng.

GNSS hoạt động như thế nào?

Các vệ tinh GNSS truyền thông tin về vị trí của chúng và (sử dụng đồng hồ nguyên tử) thời gian mà mỗi tín hiệu riêng lẻ được gửi đi.

Các máy thu GNSS có thể sử dụng tín hiệu từ nhiều vệ tinh để phân chia vị trí của chúng bằng cách sử dụng khoảng cách của chúng từ ít nhất bốn vệ tinh GNSS, đây cũng là lý do tại sao càng có nhiều vệ tinh thì sẽ càng có độ chính xác cao hơn.

Nếu một hệ thống gặp sự cố, bộ thu GNSS có thể nhận tín hiệu từ các hệ thống khác. Tất nhiên nếu máy thu bắt được tín hiệu từ nhiều vệ tinh thì khi đường ngắm của của máy tới một vệ tinh bị che khuất bởi chướng ngại vật, nó có thể bắt tín hiệu một vệ tinh khác.

Bộ thu GNSS

Bộ thu GNSS là giao diện người dùng của Hệ thống Vệ tinh Điều hướng Toàn cầu (GNSS). Bộ thu xử lý Tín hiệu trong không gian (SIS) do vệ tinh truyền đi. Bộ thu GNSS đo khoảng cách đến từng vệ tinh riêng lẻ dựa trên thời gian tín hiệu SIS vệ tinh tiếp cận chúng.

Mặc dù thông tin được cung cấp bởi bộ thu GNSS chung có thể được sử dụng bởi nhiều ứng dụng, nhưng hầu hết đều dựa vào giải pháp điều hướng của bộ thu - tức là bộ thu được tính toán Vị trí, Vận tốc và Thời gian (PVT).

Độ chính xác GNSS

Trong điều kiện trời tốt, bộ thu GNSS có độ chính xác tiêu chuẩn khoảng hai mét, vì bộ thu GNSS dựa vào thời gian tín hiệu vệ tinh tiếp cận chúng, ngay cả những sai sót nhỏ nhất (phần tỷ giây) cũng có thể ảnh hưởng đến độ chính xác.

Sai sót trong vị trí quỹ đạo vệ tinh có thể dẫn đến mất độ chính xác khoảng 2,5 mét. Đồng hồ vệ tinh sai số có thể thêm 1,5 mét nữa. Và sự không nhất quán trong tầng đối lưu và tầng điện ly có thể thêm một và năm mét nữa. Sự bùng nổ dữ dội không thường xuyên của hoạt động mặt trời hoặc các hiệu ứng đa đường như tín hiệu dội ra từ các bức tường xây dựng và độ chính xác này có thể bọ sai tới 10 mét hoặc hơn.

Hệ thống GNSS độ chính xác cao cải thiện đáng kể độ chính xác bằng cách sử dụng dữ liệu hiệu chỉnh GNSS để loại bỏ các lỗi. Có một cách đó là giám sát các tín hiệu GNSS từ một trạm gốc tại một vị trí đã biết. Sự sai lệch so với vị trí của trạm gốc được quan sát và gửi đến một máy định tuyến ví dụ như xe được trang bị bộ thu GNSS cho phép đọc vị trí chính xác hơn. Trong điều kiện thuận lợi, cách này có thể được sử dụng để đạt được độ chính xác cấp độ centimet, với điều kiện là trạm gốc và máy dò không quá xa nhau.

Trạm gốc là gì?

Trạm gốc (hoặc trạm tham chiếu) được tạo thành từ bộ thu GNSS, ăng ten GNSS, máy phát vô tuyến và nguồn điện. Trạm được đặt ở một vị trí đã biết (và cố định), bộ thu của trạm gốc theo dõi các vệ tinh theo cùng một cách (và cùng một lúc) mà rover thực hiện.

Các lỗi trong hệ thống GNSS (được đề cập trong phần độ chính xác ở trên) được theo dõi tại vị trí cố định (và đã biết) của trạm gốc, và một loạt các hiệu chỉnh vị trí được tính toán và có thể được gửi qua radio của trạm gốc đến bộ thu của máy dò. Sau đó, rover sử dụng dữ liệu để điều chỉnh vị trí thời gian thực của nó, từ đó định vị có độ chính xác rất cao.