Mark Caissy, Loukis Agrotis, Georg Weber, Manuel Hernandez-Pajares, và Urs Hugentobler

Dịch: Nhóm kỹ thuật Công ty TNHH ANTHI Việt Nam

“Làm thế nào để tăng cường độ chính xác khi định vị bằng công nghệ vệ tinh GNSS ?” - đây luôn là câu hỏi và mối quan tâm hàng đầu của người sử dụng. Trong thực tiễn, các đơn vị ứng dụng ở mỗi quốc gia đã triển khai những kỹ thuật hiệu chỉnh khác nhau, nhằm thoả mãn yêu cầu về độ chính xác. Trong loạt Bản tin Công nghệ bắt đầu từ Số 24-2012, chúng tôi sẽ giới thiệu đến Quý độc giả hệ thống cung cấp số liệu hiệu chỉnh GNSS thời gian thực, quy mô phủ trùm toàn thế giới được thiết kế, xây dựng và phát triển bởi IGS (International GNSS Service). Kính mời Quý độc giả theo dõi.

Chúng ta đều biết rằng GPS luôn được biết đến là hệ thống định vị thời gian thực. Đúng như vậy ngay từ đầu, GPS đã được thiết kế để cung cấp liên tục số liệu vị trí, tốc độ di chuyển và thời gian ở bất kỳ nơi nào trên thế giới, 24 giờ mỗi ngày. Chức năng định vị trong chế độ thời gian thực của GPS hoàn toàn thoả mãn được yêu cầu của những ứng dụng phổ thông, bằng cách đo chuỗi giả (pseudoranges) liên tục trùm các vệ tinh, kết hợp với sử dụng số liệu quỹ đạo và đồng hồ được phát đi từ chính những vệ tinh này. Độ chính xác một sigma đối với số liệu vị trí mặt phẳng, trong chế độ thời gian thực thu được từ các phép đo trên tần số L1, trong môi trường nhiễu đa đường (multipath) thấp có thể đạt tới giá trị một mét. Tuy nhiên độ chính xác này bị giới hạn bởi độ phân giải và nhiễu của các phép đo chuỗi giả cũng như độ chính xác số liệu quỹ đạo và đồng hồ vệ tinh, kết hợp với mô hình độ trễ tín hiệu đi qua tầng điện ly. Để đạt được độ chính xác mặt phẳng cao hơn nữa, có thể sử dụng các máy thu hai tần số và các phép đo sóng mang (carrierphase) kết hợp với số liệu quỹ đạo và đồng hồ vệ tinh chính xác, được tính toán và cung cấp bởi lưới các trạm quan trắc thu số liệu vệ tinh liên tục trải trên diện rộng, cùng với đó là các thông số hiệu chỉnh chính xác hơn cho mô hình suy giảm tín hiệu gây ra bởi tầng điện ly.

Tổ chức dịch vụ GNSS quốc tế IGS (International GNSS Service) đã bắt đầu cung cấp những số liệu nói trên từ năm 1994. Tới thời điểm hiện tại IGS được hợp thành bởi sự đóng góp của hơn 200 tổ chức đang hoạt động trên 80 quốc gia và vùng lãnh thổ, với mạng lưới gồm 370 trạm quan trắc GNSS hoạt động suốt ngày đêm. Bên cạnh việc cung cấp số liệu quỹ đạo và đồng hồ vệ tinh độ chính xác cao cho hệ thống vệ tinh GPS, IGS cũng cung cấp các sản phẩm tương tự cho hệ thống vệ tinh GLONASS cũng như các phép đo và số liệu thô của cả GPS và GLONASS cùng với nhiều thông tin bổ sung khác.

Thông thường, số liệu và các sản phẩm của IGS được gửi đến khách hàng với một khoảng trễ nhất định về thời gian, mục tiêu ban đầu là sử dụng số liệu và sản phẩm này để phục vụ cho phép tính toán xử lý sau đối với những khối số liệu đã thu được. Ví dụ, các sản phẩm “Cuối cùng” liên quan đến quỹ đạo và đồng hồ vệ tinh, có độ chính xác cao nhất, thường được gửi đến người sử dụng với độ trễ về thời gian nằm trong khoảng từ 12 đến 18 ngày. Gần đây, IGS bắt đầu xem xét triển khai dự án nhằm cung cấp dịch vụ số liệu quỹ đạo và đồng hồ vệ tinh độ chính xác cao trong chế độ thời gian thực. Dịch vụ cũng sẽ cung cấp dòng số liệu với tần số 1-Hz cho cả hai hệ thống vệ tinh GPS và GLONASS thu được từ mạng lưới các trạm tham chiếu thu số liệu liên tục phủ trùm trên khắp toàn cầu. Số liệu và các sản phẩm từ các hệ thống vệ tinh định vị mới Galileo và Compass cũng sẽ được bổ sung sau khi các hệ thống này đi vào hoạt động chính thức. Dịch vụ số liệu quỹ đạo, đồng hồ vệ tinh và những dịch vụ gia tăng khác trong chế độ thời gian thực của IGS chắc chắn sẽ mang lại rất nhiều lợi ích cho các ứng dụng nghiên cứu khoa học trái đất, vật lý, địa chất, đo đạc, bản đồ, dẫn đường … và rất nhiều ứng dụng kỹ thuật khác có nhu cầu khai thác thế mạnh của công nghệ định vị vệ tinh GNSS.

Hơn một thập kỷ qua, IGS đã phát triển được hệ thống cơ sở hạ tầng xử lý tạo ra số liệu thời gian thực và bắt đầu chuyển sang giai đoạn chuẩn bị cho việc chính thức công bố sự ra đời của Dịch vụ IGS Thời gian thực IGS-RTS (International GNSS Service Real-Time) trong nửa cuối năm 2012. Ngày giờ chính xác của buổi lễ công bố chính thức sẽ được quyết định trong hội thảo của IGS vào tháng bảy tới. Dịch vụ mới của IGS sẽ được bắt đầu bằng số liệu tình trạng vận hành chức năng của hệ thống (Initial Operating Capability) và quyền truy cập khai thác chuỗi số liệu GNSS 1-Hz thu được từ mạng lưới các trạm tham chiếu trong chế độ thời gian thực. Đồng thời cũng cung cấp quyền truy cập trên toàn cầu vào cơ sở dữ liệu hiệu chỉnh quỹ đạo và đồng hồ vệ tinh GPS diện rộng có khả năng hỗ trợ tính toán vị trí điểm trong chế độ thời gian thực đạt độ chính xác nhỏ hơn một đề xi mét (<dm) RTPPP (Real-Time Precise Point Positioning).

Mức độ sẵn sàng của số liệu và các sản phẩm của dịch vụ mới này tuân thủ theo những quy định số liệu mở của IGS, theo đó sản phẩm mới này cũng sẽ mở cho tất cả mọi người. Với phương thức hợp tác quốc tế xuyên quốc gia, IGS-RTS sẽ không đảm bảo chắc chắn cho dịch vụ mà IGS cung cấp. Số liệu và các sản phẩm sẽ được tổng hợp dựa trên nguyên tắc cơ bản là “tốt nhất có thể”; mặc dù dịch vụ được cân nhắc là dịch vụ dự phòng tích hợp nhưng có vẻ như dịch vụ mới này đã đạt tới độ tin cậy tương đương với những dịch vụ đã biết khác của IGS. Khi công bố chính thức, dịch vụ mới này sẽ đóng góp vào mục tiêu của IGS là tích hợp các hệ thống mới, công nghệ và ứng dụng vào gói các sản phẩm và dịch vụ của IGS nhằm đáp ứng những nhu cầu luôn thay đổi của cộng đồng người sử dụng. IGS được biết tới là hợp phần hoạt động dịch vụ khoa học kỹ thuật của Hiệp hội Trắc địa Quốc tế IAG (International Association of Geodesy) và là một trong số những dịch vụ đóng góp cho Hệ thống Quan trắc Trắc địa Toàn cầu GGOS (Global Geodetic Observing System). Số liệu và các sản phẩm được tổng hợp bởi IGS-RTS sẽ đóng góp cho các hoạt động của GGOS, RTS và cũng sẽ hỗ trợ cho rất nhiều ứng dụng khác trong chế độ thời gian thực để thăm dò, đánh giá dịch chuyển, dự báo trước… những thảm hoạ tự nhiên tác động mạnh đến con người như trượt lở đất, hoạt động của núi lửa, động đất, sóng thần. Đáp ứng những yêu cầu ứng dụng của chính các tổ chức tham gia và đóng góp vào sự hình thành của hệ thống như các cơ quan đo đạc quốc gia, tổ chức nghiên cứu không gian… những cơ quan đang giữ cả hai vai trò vừa đóng góp xây dựng hệ thống vừa là nơi khai thác sử dụng các sản phẩm và dịch vụ thời gian thực của IGS. Các ứng dụng khác có khả năng khai thác dịch vụ IGS-RTS phải kể đến bao gồm ứng dụng giám sát năng lực hoạt động của trùm vệ tinh GNSS, dự báo thời tiết, giám sát thời tiết trong không gian. Trong phần tiếp theo của Bản tin Công nghệ này, chúng ta sẽ cùng xem xét tiếp những nội dung sau:

1.    Những chuẩn mở mà IGS áp dụng để cung cấp số liệu hiệu chỉnh quỹ đạo và đồng hồ vệ tinh GNSS trong chế độ thời gian thực.

2.    Phương thức sử dụng hạ tầng của IGS để đảm bảo tính tin cậy của dịch vụ.

3.    Phương thức tổng hợp, tổ chức và triển khai sản xuất các sản phẩm số liệu quỹ đạo và đồng hồ vệ tinh trong chế độ thời gian thực.

4.    Mô hình tính toán tổng điện tích điện tử theo chiều đứng trong chế độ thời gian thực (RTVTEC) trên phạm vi toàn cầu.

5.    Quyền truy cập của người sử dụng và các công cụ cần thiết.

6.    Các kế hoạch phát triển tương lai.

Mạng lưới các trạm quan trắc GNSS liên tục trên thế giới

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!