Simon Banville và Frank Van Diggelen, ANTHI Việt Nam tổng hợp dịch và biên soạn  

Sự phát triển nhanh chóng của các bộ xử lý GNSS giá thành rẻ kích thước nhỏ đã thúc đẩy cuộc thay đổi mang tính cách mạng trong các thiết bị định vị, dẫn đường và thời gian (PNT). Thị phần cơ bản phục vụ cho các ứng dụng quân sự và đo đạc độ chính xác cao thường quan tâm tới các loại máy mang tính chuyên nghiệp cao có kích thước lớn với sản lượng tính bằng hàng nghìn, tuy nhiên chính sự phát triển cũng như những lợi ích to lớn mà các ứng dụng GNSS mang lại để từng bước đưa các máy thu GNSS kích thước nhỏ vào cuộc sống và đến tay hàng triệu (nếu không muốn nói là hàng tỷ) người sử dụng thông qua các thiết bị dẫn đường tích hợp trên phương tiện giao thông và điện thoại thông minh. Với độ chính xác đạt mức mét do các máy thu GNSS kích thước nhỏ tích hợp trong điện thoại thông minh đã định hình nên rất nhiều dịch vụ trên nền tảng vị trí hiện thời của thiết bị trên thực địa như mạng xã hội, theo dõi phương tiện giao thông, các dịch vụ thông báo tình hình thời tiết. Ở thái cực khác, các loại máy thu GNSS đắt tiền có khả năng cung cấp độ chính xác các phép đo ở mức cm hoặc lên tới mm thông qua việc thu đồng thời tín hiệu từ các tần số, sử dụng các loại ăng ten thu chất lượng cao cũng như các hợp phần cấu thành máy thu phức tạp hơn rất nhiều. Các máy thu độ chính xác cao này thường được sử dụng cho các ứng dụng mang tính chuyên nghiệp cao như đo đạc khống chế lưới trắc địa, theo dõi dịch chuyển vỏ trái đất, hướng dẫn xe máy thi công, thăm dò khai thác dầu khí và nông nghiệp hiện đại.

Trong hội thảo “ION 2016” tổ chức vào tháng 5/2016, Google chính thức thông báo rằng các phép đo thô GNSS từ điện thoại thông minh và máy tính bảng chạy hệ điều hành Android N (“Nougat” = phiên bản 7) có thể được thực hiện và sẵn sàng sử dụng phục vụ cho các nhà phát triển. Đây thực sự là bước tiến vô cùng quan trọng đối với cộng đồng vì nó cho phép chúng ta chuyển đổi từ khái niệm hộp đen của máy thu GNSS có khả năng cung cấp các phép định vị với độ chính xác ở mức mét sang thành các hệ thống mở có thể sử dụng các phép đo chuỗi giả, Doppler và các phép đo sóng mang (Carrier Phase) để tạo ra các phép định vị với độ chính xác ở mức cao hơn. Thậm chí ngay cả khi bộ xử lý và ăng ten của các máy thu GNSS giá thành rẻ tích hợp trong điện thoại thông minh không bao giờ có khả năng như các máy thu GNSS chuyên nghiệp cao cấp, điểm thú vị ở đây chính là việc các nhà khoa học, các nhà phát triển ứng dụng có một đại lộ lớn để khám phá xem các thiết bị đơn giản như điện thoại thông minh và máy tính bảng có thể mang lại cho chúng ta những lợi ích to lớn nào trong công tác định vị. Thực tiễn cho thấy nếu các thiết bị đơn giản được tích hợp máy thu GNSS giá thành rẻ có khả năng thực hiện được những phép đo độ chính xác cao thì chắc chắn sẽ xuất hiện những ứng dụng mà chưa từng xuất hiện hoặc chính chúng ta chưa hình dung ra hết.

Mặc dù vậy những cơ hội để tăng cường độ chính xác phép định vị cho điện thoại thông minh và máy tính bảng trước đây còn nhiều hạn chế thì các nhà khoa học và các kỹ sư ứng dụng cũng đã bỏ ra rất nhiều thời gian nghiên cứu để từng bước giải quyết vấn đề này. Ví dụ các nhà nghiên cứu thuộc Trường Đại học Texas Austin đã sử dụng ăng ten của điện thoại thông minh để đưa các tín hiệu GNSS vào phần mềm của máy thu triển khai ngay trong phòng thí nghiệm của Trường. Trong khi các phép đo sóng mang chịu ảnh hưởng lớn do nhiều nguồn lỗi gây ra như lỗi nhiễu đa đường (Multipath) nhưng thiết bị vẫn có khả năng cung cấp các phép định vị với độ chính xác ở mức cm sau hiệu chỉnh. Việc truy cập trực tiếp vào các phép đo GNSS từ điện thoại thông minh đã được hiệu chỉnh cấu hình của hợp phần điều khiển (Firmware) cũng đã được báo cáo rõ. Trong một thử nghiệm đã thực hiện, các nhà nghiên cứu đã sử dụng ăng ten thu trong các ứng dụng đo đạc chuyên nghiệp để đưa các tín hiệu GNSS vào chiếc điện thoại thông minh đã hiệu chỉnh cấu hình Samsung Galaxy S5 được trang bị bộ xử lý GNSS Broadcom, hệ thống cho phép xác định cả các phép đo pha và sóng mang, đồng thời cũng tính toán được các lời giải cho cả hai trường hợp gồm FIXED và FLOAT. Microsoft Mobile cũng tạo ra cấu hình hiệu chỉnh của hợp phần điều khiển cài trên điện thoại thông minh dạng phablet Nokia Lumia 1520, cho phép truy cập vào các phép đo GNSS thô từ máy thu GNSS tích hợp sẵn trong máy của hãng Qualcomm. Số liệu này được phân tích bởi các thành viên thuộc Viện Nghiên cứu Địa không gian Phần Lan, các nhà nghiên cứu đã xác định nhiễu của các phép đo chuỗi giả (Pseudorange) và các phép đo sóng mang. Tuy nhiên kết quả thu được vẫn chỉ là các phép định vị đạt độ chính xác ở mức mét.

Trong các phần tiếp theo của Bản tin Công nghệ chúng ta sẽ lần lượt xem xét việc truy cập vào các phép đo GNSS thô được thực hiện như thế nào từ các thiết bị cá nhân chạy trên hệ điều hành Android N. Sau khi thực hiện các bước đánh giá chất lượng số liệu ban đầu, sau đó là việc sử dụng phần mềm xử lý số liệu tiên tiến nhất được phát triển bởi NRC (Nature Resources Canada) để truy cập sâu vào các phép định vị độ chính xác cao để xem xét khả năng đạt được thông qua việc sử dụng số liệu GNSS thô thu được từ điện thoại thông minh.

(Còn tiếp)

Mọi thông tin xin liên hệ với chúng tôi qua hòm thư: info@anthi.com.vn