Cấu trúc mới trong bản tin dẫn đường của hệ thống GLONASS (Phần cuối)

Image Content

Alexander Povalyaev

Hướng đi mới – Để tránh những khó khăn đối với các bản tin dẫn đường có cấu trúc bất định và giới hạn như đã phân tích trong các phần trước, cấu trúc bao gồm tập hợp khung (Frames), khung con (Subframes), và các ký tự. Các nhà khoa học và các chuyên gia đang nghiên cứu hướng đi mới, thông qua việc sử dụng các bản tin dẫn đường với cấu trúc hàng (Row) mềm dẻo hơn cấu trúc cũ. Cấu trúc mới này khá tương đồng với mẫu chuẩn áp dụng lần đầu tiên cho tín hiệu GPS L5. Trong cấu trúc này, bản tin dẫn đường được hình thành dưới dạng các biến theo hàng khác nhau về hình thái. Mỗi một dạng hàng có cấu trúc duy nhất và hàm chứa kiểu thông tin xác định, ví dụ: Thông tin khí tượng, lịch của các vệ tinh xác định, các tham số mô hình dịch chuyển của Trái đất quanh trục, các tham số mô hình tầng điện ly gây trễ tín hiệu và những thông tin khác.

Thiết bị của người sử dụng sẽ ấn định thứ tự của các hàng theo trình tự, xác định dạng của hàng, trong mỗi hàng sẽ tương ứng với dạng số liệu đi kèm. Khi sử dụng cấu trúc bản tin dẫn đường như vậy, những hạn chế thường thấy của các dạng số liệu khác nhau thu nhận được bởi thiết bị của người sử dụng sẽ bị ảnh hưởng, nhưng hệ thống kiểm soát GNSS lại đảm bảo được độ trễ trong quá trình truyền mỗi dạng số liệu sẽ không vượt quá các giá trị cực đại đã xác định trước, trong tài liệu kiểm soát giao diện ICD (Interface Control Document). Ví dụ, các hàng chứa số liệu lịch thiên văn trên tần số GPS L5 được phát truyền ít nhất 10 phút một lần, và duy trì liên tục như vậy. (Độc giả có thể tham khảo tài liệu “Navstar GPS Space Segment/User Segment L5 Interface” tại địa chỉ www.navcen.uscg.gov/pdf/Number.pdf)

Sử dụng trong hệ thống GNSS thế hệ mới – Kiểu cấu trúc hàng mềm dẻo của bản tin dẫn đường thế hệ mới, sẽ mang lại hiệu quả tích cực trong việc sử dụng một cách hợp lý khả năng và dung lượng của kênh truyền phát các bản tin dẫn đường, đặc biệt trong bước phát triển hệ thống, như đã được kiểm chứng trong những năm qua đối với các hệ thống GNSS mới. Ở giai đoạn này, trùm quỹ đạo vệ tinh GNSS còn chưa hoàn chỉnh, vì vậy các bản tin dẫn đường có thể được tổng hợp dưới dạng các hàng liên tiếp chứa lịch vệ tinh, của những vệ tinh đang thực sự có mặt trên trùm quỹ đạo. Giảm thiểu số lượng các hàng dành sẵn cho việc phát lịch của các vệ tinh chưa đưa lên quỹ đạo, việc này cũng cho phép tối ưu khoảng dãn cách thời gian giữa hai lần liên tiếp phát lịch thiên văn, lịch vệ tinh. Điều trước đây các bản tin dẫn đường với cấu trúc cố định thông thường không có khả năng thực hiện.

Điểm mạnh vượt trội nhất đối với bản tin dẫn đường có cấu trúc hàng mềm dẻo chính là khả năng duy trì tính tương thích với thiết bị của người sử dụng, đáp ứng được đòi hỏi cơ bản của quá trình đổi mới và nâng cấp hệ thống vệ tinh GNSS. Vì mục đích này, trong tài liệu ICD định hướng các tín hiệu dành cho các nhà phát triển sản xuất thiết bịđã chỉ rõ rằng, nếu thiết bị người sử dụng bắt gặp các bản tin có dạng hàng (Row) không xác định, thiết bị có thể bỏ qua. Điều này cho phép bổ sung thêm các kiểu hàng mới trong quá trình xử lý nâng cấp hệ thống GNSS. Việc đưa vào các kiểu hàng mới trong bản tin dẫn đường thế hệ tiếp theo chắc chắn sẽ hạ thấp được tốc độ truyền, nếu so sánh với các hàng trong những kiểu cấu trúc cũ.

Các thiết bị của người sử dụng được sản xuất trước đây (hay các thiết bị GNSS thế hệ cũ) sẽ bỏ qua các hàng với kiểu cấu trúc mới, theo đó các thiết bị này sẽ không sử dụng những thay đổi đã áp dụng trong quá trình xử lý nâng cấp hệ thống GNSS, đồng thời khả năng thu và xử lý tín hiệu của những thiết bị cũ này hoàn toàn không bị ảnh hưởng vì hệ thống GNSS vẫn duy trì tạm thời cấu trúc cũ. Đối với các thiết bị của người sử dụng được sản xuất trong thời gian gần đây sẽ có cơ hội sử dụng số liệu từ cả hai kiểu hàng mới và cũ đã triển khai trong quá trình nâng cấp hệ thống GNSS.Trong trường hợp này, thiết bị của người sử dụng có thể xem xét để nâng cấp phần mềm điều khiển phiên bản cũ lên các phiên bản mới hơn. Việc đổi mới nâng cấp này không có nghĩa rằng các phần mềm điều khiển thế hệ cũ gặp lỗi hay khó khăn trong quá trình thu xử lý tín hiệu,mục đích chính đó là việc đáp ứng mong muốn của người sử dụng để có thể khai thác những lợi thế mà các bản tin dẫn đường thế hệ mới mang lại dựa trên các hệ thống GNSS mới.

Bên cạnh đó các kiểu hàng thế hệ rất cũ trước đây có thể được gỡ bỏ khỏi các bản tin dẫn đường. Kể từ thời điểm này, tất cả các thiết bị của người sử dụng quá cũ sẽ không thể hoạt động được nữa. Nếu trường hợp này xảy ra, đây cũng là sự kiện hoàn toàn bình thường trong quá trình phát triển của công nghệ, bởi chúng ta sẽ phải đánh đổi các thiết bị thế hệ quá cũ lấy một nền tảng công nghệ mới hơn, ưu việt hơn. Đồng thời các thiết bị cũ cũng đã hết thời hạn khấu hao và quy trình thu hồi vốn đầu tư đã hoàn tất.

Khi sử dụng cấu trúc hàng mềm dẻo mới, các bản tin dẫn đường nâng cấp của GLONASS (như ví dụ trong phần trước) với số vệ tinh vượt quá 30, có nghĩa rằng số lượng các hàng cũng dễ dàng vượt qua con số giới hạn với kiểu được xác định trong cấu trúc số liệu lịch thiên văn. Trong trường hợp này, tốc độ truyền lịch thiên văn và số liệu khác có thể sẽ suy giảm đôi chút, nhưng chắc chắn sẽ không đòi hỏi phải có sự chuyển đổi phần mềm liên quan tới thiết bị của người sử dụng.

Tình trạng hiện thời – Hiện tại hệ thống GLONASS đang sử dụng các tín hiệu với dải tần số được tách ra thành L1 (1592.9 – 1610 MHz) và L2 (1237.8 – 1256.8 MHz). Việc nâng cấp hệ thống hiện tại đang được thực thi có tầm nhìn xa hơn với việc chuyển các tín hiệu đa truy cập phân chia theo mã CDMA (Code Division Multiple Access) trên tần số L1, L2 và L3 (1190.35 – 1212.23 MHz). Một vệ tinh thế hệ mới đã được phóng và bắt đầu truyền phát các tín hiệu với phân chia theo mã (Code) trên tần số L3.

Tất cả các bản tin trong các tín hiệu GLONASS mới với cấu trúc phân chia theo mã, hay CDMA đều sẽ có cấu trúc hàng mềm dẻo. Các tài liệu liên quan cũng đang được xây dựng để công bố cấu trúc hàng kiểu mới này. Ví dụ, Hình 3 thể hiện cấu trúc của kiểu ở hàng thứ 20 dành cho hợp phần tín hiệu mở L3OC với phân chia theo mã trên tần số L3 bao gồm cả lịch vệ tinh. Các hàng của tín hiệu L3OC bao gồm 300 bit và có khoảng dãn cách về thời gian là 3 giây.

Vài nét về tác giả:

Alexander Povalyaev hiện là Phó phụ trách hợp phần trong JSC Russian Space Systems và là Giáo sư công tác tại Viện Hàng không Matxcơva (Moscow Aviation Institude). Ông là người đã tham gia phát triển các phương pháp luận và thuật toán cho quy trình đo và xử lý sóng mang GNSS (GNSS Carrier Phase) hơn 30 năm. Hiện tại Ông đang tập trung vào phát triển giải pháp mới phân chia theo mã các tín hiệu của hệ thống vệ tinh định vị Liên bang Nga GLONASS.

Hình 3 –Cấu trúc kiểu hàng thứ 20 trong tín hiệu GLONASS mở L3OC với cấu trúc phân chia theo mã.

Khi cần thêm thông tin chi tiết, Quý vị có thể liên hệ với chúng tôi qua địa chỉ thư điện tử:  

info@anthi.com.vn