Tác giả: Steffen, Johann Furthner và Michael Meurer

Dịch và biên soạn: Nhóm kỹ thuật Công ty TNHH ANTHI Việt Nam

Các ứng dụng định vị và dẫn đường trong tương lai khai thác từ những hệ thống GNSS mới công bố và chương trình hiện đại hoá các hệ thống GNSS hiện hữu, đều sẽ đòi hỏi độ chính xác và tính sẵn sàng của tín hiệu ở mức cao hơn nhiều. Chính vì vậy, việc phân tích và công bố chi tiết chất lượng tín hiệu của các vệ tinh mới phóng, cùng với những hạn chế và chưa hoàn chỉnh so với khả năng hoạt động theo thiết kế đã được công bố,đây là những tài liệu quan trọng có ảnh hưởng trực tiếp tới người sử dụng công nghệ định vị dẫn đường GNSS tương lai. Trong các bản tin tới đây, chúng tôi sẽ gửi tới Quý Độc giả các kết quả tính toán phân tích đầy đủ về khả năng và chất lượng tín hiệu của 2 hệ thống GNSS mới là Galileo và Beidou.

Việc đổi mới không chỉ bao gồm nâng cấp các hợp phần thiết bị đo, mà còn bao gồm cả việc làm mới lại các hợp phần cấu thành bộ ăng ten thu độ lợi cao đường kính 30 mét. Hệ thống ăng ten được thiết kế với hình dạng Cassegrain, với đĩa phản xạ parabon đường kính 30 mét và phần đĩa phản xạ hypecbon đường kính 4 mét. Một trong những điểm lợi lớn nhất của ăng ten chính là khả năng thu nhận tín hiệu tốt hơn rất nhiều. Độ lơị dải L-band của ăng ten độ lợi cao này nằm trong khoảng 50 dB, trùm độ rộng nhỏ hơn 0.5⁰. Độ chính xác vị trí theo phương vị và góc ngẩng bằng 0.001⁰. Tốc độ xoay tối đa của toàn bộ ăng ten đạt 1.5⁰/giây theo phương vị và 1.0⁰/giây theo góc ngẩng.

Hình 2 – Hệ thống ăng ten hình Cassegrain bao gồm các hợp phần (1) đĩa phản xạ parabon đường kính 30 mét; (2) đĩa phản xạ thứ cấp hypecbon  đường kính 4 mét; (3) tấm phản xạ tầng cuối; (4) hộp kỹ thuật chứa bộ nhận và các thiết bị đo.

2. Xác lập cấu hình đo

Một trong những khả năng vượt trội của ăng ten là khả năng giảm tối đa xung điện từ, các phần kết nối rất ngắn do được đặt gần nhau và khả năng kết nối tần số cao giữa bộ nhận L-band và thiết bị đo. Như chúng tôi đã nói đến trong bản tin trước, một trong những thách thức đối với các sử dụng GNSS tương lai đó chính là yêu cầu độ chính xác ngày càng cao trong các ứng dụng định vị dẫn đường. Theo đó, rất cần phải tiến hành việc đo và phân tích các tín hiệu một cách đúng đắn, đầy đủ và chính xác. Để có được tính bất định nhỏ hơn 1 dB trong các kết quả đo yêu cầu xác lập thiết bị cũng như thiết kế hợp phần thu phải thực sự tốt, bao gồm hai hợp phần cơ bản:

- Xác lập đường dẫn để nhận tín hiệu và thu thập số liệu đo

- Định chuẩn các hợp phần để khác phục tất cả các vấn đề liên quan tới định chuẩn.

Phần xác lập đường dẫn để nhận tín hiệu và thu thập số liệu đo bao gồm 2 chuỗi tín hiệu, mỗi chuỗi được trang bị 2 bộ khuếch đại nhiễu thấp (LNA) có tổng độ lợi khoảng 70 dB, một tập hợp các bộ lọc cho từng giải tần của mỗi hệ thống GNSS riêng, và một bộ tách chặn phản xạ gắn trong hệ thống đo. Với cấu hình được xác lập như vậy cho phép đo phân tần song song theo cả hai hướng RHCP và LHCP.

Điều này cũng mang lại khả năng thực hiện phân tích tỷ số tín hiệu vệ tinh theo mỗi trục riêng, qua đó có thể đưa ra những đánh giá về ăng ten của vệ tinh phát. Sử dụng 2 bộ chuyển SP01 và SP02, hệ thống đo cũng có thể nhận số liệu từ 2 dải tần khác nhau tại cùng một thời điểm. Điều này cho phép điều tra những vấn đề liên quan tới tính gắn kết giữa các tín hiệu trong quá trình xử lý sau.

Các tín hiệu được đo và ghi nhận sử dụng 2 bộ phân tích vector tín hiệu thời gian thực có băng thông tín hiệu lên tới 120 MHz. Cả 2 bộ phân tích này đều kết nối với máy tính có khả năng xử lý sau và lưu trữ số liệu. Các thiết bị hỗ trợ khác như thiết bị số hoá hay máy thu có thể kết nối với hệ thống sự dụng bộ chia tách III nhiều cổng ra, tại đây các tín hiệu RHCP không lọc được gộp lại sau LNA đầu tiên. Một đồng hồ Rubidium hiệu năng cao được sử dụng làm tham chiếu tín hiệu cho tất cả các thiết bị đo.

3. Phần mềm điều khiển

Do khoảng cách khá xa từ vị trí ăng ten tới văn phòng dự án tại Oberpfaffenhofen (khoảng 40 Km) nên cần phải thực hiện tất các các thủ tục đo và định chuẩn trong suốt quá trình nghiên cứu, đo thu số liệu đều được thực hiện từ xa. Một phần mềm công cụ được phát triển riêng có khả năng điều khiển bất kỳ hợp phần nào của hệ thốn từ xa. Thêm vào đó, phần mềm này cũng có khả năng thực hiện điều khiển độc lập liên tục toàn bộ hệ thống bằng một chuỗi lệnh được định nghĩa trước trong một khoảng thời gian bất kỳ. Ví dụ phần mềm có khả năng lựa chọn dải tần khác nhau được phép đi qua bộ lọc, phân tán số liệu đầu ra từ bộ thu, điều khiển các bước trong quá trình định chuẩn …

Sau mỗi chu kỳ đo thu, hệ thống sẽ tự động sao chép toàn bộ số liệu thông qua mạng LAN tới hạ tầng xử lý, bắt đầu thực hiện các phân tích cơ bản dựa trên chuỗi số liệu vừa nhận, và tổng hợp các báo cáo chuẩn. Các phân tích phức tạp hơn dựa trên cơ sở số liệu QI thô cũng được thực hiện bằng tay cùng lúc.

(Còn tiếp)

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