GPS World 1/11/2012

Các tác giả Maorong Ge, Hongping Zhang, Xiaolin Jia, Shuli Song, và Jens Wickert

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

MÔ PHỎNG DỊCH VỤ PPP THỜI GIAN THỰC

Dịch vụ PPP thời gian thực toàn cầu đang là hệ thống dịch vụ định vị rất chính xác. Vì thế nhóm nghiên cứu cũng đã cố gắng tìm kiếm khả năng của hệ thống Compass trong dịch vụ PPP thời gian thực toàn cầu bằng cách áp dụng hệ thống mô phỏng dịch vụ thời gian thực và kiểm tra với những khối số liệu đã thu được.

Nhóm đã sử dụng lời giải ước lượng ba ngày làm cơ sở để dự tính các quỹ đạo trong 12 giờ tiếp theo. Các quỹ đạo dự tính sẽ được so sánh với quỹ đạo ước lượng từ lời giải ba ngày. Số liệu thống kê về những khác biệt đối với quỹ đạo dự tính cho 12 giờ đầu tiên trong ngày 125 năm 2012 được thể hiện rõ trong Hình 10.

Từ Hình 10, chúng ta nhận rõ, các vệ tinh GEOs và IGSOs có giá trị STDs rất tương đồng và nằm trong khoảng 30 cm tính trung bình. Tuy vậy, giá trị RMS đặc biệt lớn, lên đến 6 mét đối với vệ tinh C04 và C05, có tác động rất lớn đến hằng số khác biệt theo hướng này. Hằng số dịch chuyển lớn theo hướng dò tìm chiều dọc là vấn đề cơ bản nhất trong việc xác định quỹ đạo Compass một cách chính xác. Tuy vậy, hằng số biến thiên này không ảnh hưởng nhiều đến chất lượng định vị, bởi trong hệ thống khu vực những ảnh hưởng như biến thiên trong các giá trị quan trắc tương đối đồng nhất.

Hình 10. RMS (trái) và STD (phải) trong những khác biệt giữa các quỹ đạo dự báo và ước tính.

Với quỹ đạo dự tính được giữ cố định, các đồng hồ vệ tinh được ước tính theo từng epeoch (epoch-by-epoch) với các toạ độ trạm tham chiếu cố định. Các giá trị đồng hồ ước tính được mang ra so sánh với các giá trị đồng hồ trong lời giải ba ngày, và tất cả đều nằm trong khoảng 0.5 ns trong STD. Cũng như việc so sánh tách biệt của các quỹ đạo và đồng hồ thường không cho chúng ta biết sự thật về độ chính xác của dịch vụ định vị thời gian thực, việc mô phỏng dịch vụ định vị thời gian thực được thực hiện bằng cách sử dụng các giá trị quỹ đạo và đồng hồ ước tính để nghiên cứu khả năng cung cấp dịch vụ định vị thời gian thực của Compass tương lai.

Hình 11 thể hiện những khác biệt vị trí của việc mô phỏng dịch vụ thời gian thực PPP và số liệu thực tiễn mặt đất từ lời giải tính mỗi ngày. So sánh kết quả của PPP thời gian thực trong Hình 11 và kết quả xử lý sau trong Hình 8, cần khoảng thời gian là nửa giờ để các điểm định vị sử dụng dịch vụ PPP thời gian thực đạt tới độ chính xác 10 cm. Sau đó, độ chính xác nằm yên trong giời hạn ±20 cm và có xu hướng tốt hơn theo thời gian. Khả năng hoạt động khá giống với GPS bởi có ít nhất 6 vệ tinh và trung bình là 7 vệ tinh tham gia vào quá trình định vị. Không có quỹ đạo dự tính của vệ tinh C01 bởi vệ tinh này đã được điều khiển ngay ngày trước đó. So sánh chùm vệ tinh trong quá trình nghiên cứu và hệ thống vệ tinh khu vực, ở đây vẫn còn 1 vệ tinh GEO và 4 vệ tinh MEO sẽ được triển khai cho hệ thống vệ tinh khu vực. Theo đó nếu chùm vệ tinh hoàn chỉnh như thiết kế, hoàn toàn có thể đạt được độ chính xác tới dm hoặc thậm chí là cm đối với dịch vụ PPP thời gian thực chính xác cao chỉ sử dụng tín hiệu của hệ thống Compass.

Hình 11. Những khác biệt vị trí của quá trình mô phỏng PPP thời gian thực và PPP tĩnh hàng ngày. Số lượng vệ tinh quan trắc được cũng thể hiện trên đồ thị.

KẾT LUẬN

Lời giải ba ngày ước tính chính xác quỹ đạo và đồng hồ đã chỉ ra độ chính xác quỹ đạo của các vệ tinh Compass, được đo bằng phương pháp chồng lấn 3D-RMS. Độ chính xác quỹ đạo đạt được thường tốt hơn 288 cm đối với các vệ tinh GEO và 21 cm đối với các vệ tinh IGSO, và độ chính xác của các đồng hồ vệ tinh nằm trong khoảng 0.23 ns trong STD và 0.56 trong RMS. Khác biệt quỹ đạo đạt giá trị lớn nhất thuộc về hợp phần dò tìm theo chiều dọc đây gần như là hằng số dịch chuyển, trong khi khác biệt quỹ đạo theo các hướng khác nhỏ hơn nhiều.

Kết quả PPP tĩnh thể hiện độ chính xác đạt được khoảng 5 cm, 3 cm, và 10 cm theo hướng đông, bắc, và thẳng đứng trong thời gian 2 giờ quan trắc liên tục. Với số liệu thu được sau 6 giờ hoặc dài hơn nữa, độ chính xác có thể đạt tới 1 cm theo phương ngang và nhỏ hơn 4 cm theo chiều thẳng đứng. Đối với PPP động xử lý sau có khả năng cung cấp độ chính xác vị trí khoảng 2 cm, 2 cm, và 5 cm theo hướng đông, bắc, và thẳng đứng. Kết quả tính toán PPP đạt chất lượng cao cũng đưa ra gợi ý liên quan tới biến thiên của quỹ đạo vệ tinh, giá trị biến thiên này có thể được bù và khắc phục bằng cách ước tính chính xác các đồng hồ vệ tinh và/hoặc làm giảm đi bằng cách sử dụng các tham số trị không rõ ràng (Ambiguity Parameters) bởi đồ hình của các vệ tinh GEO gần như không thay đổi.

Việc mô phỏng dịch vụ PPP thời gian thực cũng xác nhận rõ rằng các dịch vụ định vị vị trí thời gian thực có độ chính xác nằm ở mức 1 dm và thậm chí tới mức cm hoàn toàn có thể đạt được với chùm vệ tinh Compass khi mới chỉ có 9 vệ tinh hoạt động. Hơn nữa, độ chính xác sẽ ngày càng được cải thiện khi Compass có thêm các vệ tinh mới để hoàn chỉnh giai đoạn phát triển hệ thống vùng.

Đây cũng chỉ là những nghiên cứu đạt được bước đầu, trong thời gian ngắn. Nhóm nghiên cứu cũng mong sẽ có những kết quả nghiên cứu khác được công bố để so sánh. Những nghiên cứu sâu hơn cũng sẽ được tiến hành để xác nhận những chiến lược tăng cường độ chính xác, tính khả dụng, mức độ sẵn sàng, độ tin cậy của Compass. Nhóm cũng đang tiến hành xử lý tích hợp số liệu Compass với các hệ thống GNSS khác, và hy vọng số liệu Compass sẽ dần được chia sẻ nhiều hơn, đặc biệt là các số liệu phục vụ cho tính toán thời gian thực.

Bảng mạch UA240 OEM sản xuất bởi Công ty Unicore đã được chọn sử dụng trên các trạm tham chiếu Compass.

LỜI CẢM ƠN

Chúng tôi chân thành cảm ơn những kết quả nghiên cứu được tiến hành tại Trung tâm Nghiên cứu GNSS Trường Đại học Vũ Hán, Trung Quốc và các đơn vị trực tiếp quản lý, điều hành hệ thống Compass đã hỗ trợ để chúng tôi có được số liệu cần thiết phục vụ cho quá trình tính toán phân tích tổng hợp.

Toàn bộ các thông tin nằm trong các bản tin này được trình bày lần đầu tiên tới thính giả tại hội thảo ION-GNSS 2012.

Maorong Ge nhận bằng Ph.D. trắc địa tại Trường Đại học Vũ Hán, Trung Quốc. Hiện tại Ông đang là nhà khoa học cao cấp và là lãnh đạo nhóm phần mềm thời gian thực GNSS tại German Research Centre for Geosciences (GFZ Potsdam).

Hongping Zhang Giáo sư cộng tác của Phòng thí nghiệm trọng điểm quốc gia nghiên cứu các kỹ thuật phục vụ cho đo đạc, bản đồ và viễn thám thuộc Trường Đại học Vũ Hán. Ông nhận bằng Ph.D. với đề tài nghiên cứu các ứng dụng của GNSS tại Shanghai Astronomical Observatory. Ông là người đã thiết kế hệ thống xử lý của mô hình tầng điện ly và phép dự báo cho chùm vệ tinh Compass.

Xiaolin Jia là kỹ sư chính làm việc tại Viện nghiên cứu Xian trong lĩnh vực Đo đạc và Bản đồ. Ông nhận bằng Ph.D. từ Khoa Đo đạc và Bản đồ, Trường Đại học Kỹ thuật Thông tin.

Shuli Song Cộng tác viên nghiên cứu. Bà nhận Ph.D. tại Shanghai Astronomical Observatory, Học viện Khoa học Trung Quốc.

Jens Wickert nhận bằng Tiến sỹ từ  Karl-Franzens-University Graz trong lĩnh vực địa vật lý và khí tượng học. Hiện Ông đang lãnh đạo nhóm Quan trắc mặt đất hệ thống GPS và Galileo tại German Research Center for Geosciences (GFZ Potsdam). 

(Hết)

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 

Xin chân thành cảm ơn!