Nguồn USCG, USDOT - ANTHI Việt Nam dịch và biên soạn

Hệ thống NDGPS Hoa Kỳ (US Nationwide Differential Global Positioning System) là hệ thống cung cấp dịch vụ hiệu chỉnh nhằm cải thiện độ chính xác (Augumented GPS) cho các phép định vị độc lập sử dụng hệ thống định vị dẫn đường toàn cầu bằng vệ tinh GPS, đồng thời tích hợp cả khả năng kiểm tra tính toàn vẹn của tín hiệu định vị (Integrity Monitoring) dựa trên một lưới các trạm tham chiếu cố định xây dựng trên mặt đất có khả năng phát truyền các bản tin hiệu chỉnh trên tần số vô tuyến hàng hải. Dịch vụ của hệ thống NDGPS Hoa Kỳ được triển khai với sự hợp tác giữa các cơ quan Liên bang bao gồm Lực lượng Tuần duyên Hoa Kỳ USCG, Bộ Giao thông Hoa Kỳ USDOT, Cơ quan Kỹ thuật Quân sự Hoa Kỳ USACE cùng với một số tổ chức khoa học và các cơ quan liên bang khác nhằm mục đích cung cấp các tiện ích kết hợp DGPS trên bình diện quốc gia. Tuy nhiên tới thời điểm hiện tại, có nhiều yếu tố ảnh hưởng tới dịch vụ cũng như làm suy giảm một cách đáng kể những chức năng ban đầu của hệ thống NDGPS, dựa trên những đánh giá hiện trạng mà Bộ An ninh Nội địa Hoa Kỳ DHS (Department of Homeland Security), USDOT và USACE đưa ra mới đây cả DHS, USDOT và USACE thống nhất công bố đề xuất về việc ngừng vận hành và dỡ bỏ trước 62 trạm DGPS và duy trì 22 trạm còn lại ở một số khu vực ven biển Hoa Kỳ. Bắt đầu từ ngày 18/08/2015, Cơ quan Đăng kiểm Liên bang đã kêu gọi rộng rãi ý kiến đóng góp vào đề xuất ngừng vận hành này, việc đóng góp ý kiến kết thúc vào ngày 16/11/2015 và theo kế hoạch đã định, việc ngưng hoạt động và dỡ bỏ các trạm DGPS sẽ bắt đầu được thực hiện vào ngày 15/01/2016.

Tại Việt Nam tính tới thời điểm hiện tại chúng ta cũng đang có tới 12 trạm MSK DGPS Beacon, 6 trạm trong đó thuộc quyền quản lý và vận hành của Bộ Tài nguyên và Môi trường, 6 trạm còn lại trực thuộc Bộ Quốc Phòng. Trạm MSK DGPS Beacon Đồ Sơn (Hải Phòng) là trạm đầu tiên được xây dựng tại Việt Nam có bán kính phủ trùm tín hiệu hiệu chỉnh DGPS theo thiết kế 500km. Vị trí đặt các trạm MSK DGPS Beacon hiện thời tại Việt Nam gồm (lần lượt theo thời gian triển khai lắp đặt): Đồ Sơn, Vũng Tàu, Cao Bằng, Hà Giang, Điện Biên, Quảng Nam (Bộ Tài nguyên và Môi trường) và Đà Nẵng, Phú Quốc, Trường Sa, Móng Cái, Cam Ranh, Nghệ An (Bộ Quốc Phòng). Với sự xuất hiện của các hệ thống định vị dẫn đường bằng vệ tinh toàn cầu thế hệ mới như Galileo, BeiDou hay các chương trình đổi mới hiện đại hóa các hệ thống vệ tinh định vị hiện hữu như GLONASS và GPS, kèm theo đó là việc hoàn thiện dần các hệ thống hiệu chỉnh qua vệ tinh có vùng phủ tín hiệu rộng hơn như WAAS, EGNOS, BeiDou, OmniStar, StarFire … dẫn đến việc giải pháp hiệu chỉnh số liệu định vị MSK DGPS Beacon đang dần bị thu hẹp không còn thỏa mãn những yêu cầu về độ chính xác thực tiễn, đồng thời trên thị trường cũng không còn nhiều các nhà sản xuất thiết bị thu tín hiệu hỗ trợ cho việc thu số liệu hiệu chỉnh DGPS theo chuẩn phát đi từ các trạm MSK Beacon nữa. Có thể nói tới thời điểm này các trạm MSK DGPS Beacond đã hoàn thành sứ mạng lịch sử của mình để bắt đầu chuyển tiếp sang một giai đoạn mới.

Xuất phát từ lý do Việt Nam cũng đang tồn tại một hệ thống các trạm MSK DGPS Beacon tương tự như hệ thống NDGPS của Hoa Kỳ và chỉ khác về mặt quy mô, nên trong những Bản tin Công nghệ tiếp theo chúng tôi sẽ dành để cung cấp các thông tin phân tích có liên quan tới hệ thống NDGPS để Quý Độc giả có cái nhìn toàn cảnh hơn về một giải pháp hiệu chỉnh số liệu định vị vệ tinh GPS đã từng có vai trò quan trọng trong thực tiễn khoảng 20 năm về trước.

Trong những ngày đầu tiên của hệ thống định vị dẫn đường bằng vệ tinh GPS, độ chính xác trong việc xác định vị trí phục vụ cho các ứng dụng dân sự được Hoa Kỳ làm suy giảm một cách có chủ đích thông qua kỹ thuật có tên gọi SA (Selective Availability) và để tăng cường được độ chính xác đáp ứng được những yêu cầu ứng dụng trong thực tiễn, người sử dụng buộc phải ứng dụng các kỹ thuật khác nhau thường được gọi chung là kỹ thuật hiệu chỉnh phân sai GPS. Lực lượng Tuần duyên Hoa Kỳ USCG (US Coast Guard) bắt đầu nghiên cứu và phát triển Hệ thống Hiệu chỉnh Phân sai GPS Hàng hải MDGPS (Maritime Differential Global Positioning System) ngay từ đầu những năm 1980. Thực tiễn cho thấy Dịch vụ Định vị Chuẩn của GPS SPS (GPS Standard Positioning Service) không đạt được độ chính xác vị trí điểm cần thiết cũng như không có khả năng giám sát tính toàn vẹn về mặt thời gian, chính vì lý do này mà tín hiệu GPS độc lập chưa đủ để đáp ứng những yêu cầu trong giai đoạn gần bờ, tiếp cận và ra vào cảng HAE (Harbor Entrance and Approach) theo quy định R-121 của hiệp hội quốc tế IALA (International Association of Marine Aids to Navigation and Lighthouse Authorities) và các khuyến cáo theo điều A.953(23) của Tổ chức Hàng hải Thế giới IMO (International Maritime Organization), đồng thời với độ chính xác GPS chuẩn cũng không có khả năng hỗ trợ cho các nhiệm vụ của hệ thống phao tiêu dẫn đường hàng hải.

Kỹ thuật hiệu chỉnh phân sai GPS được USCG nghiên cứu ứng dụng trong hệ thống MDGPS được thực hiện theo nguyên lý: USCG tiến hành lắp đặt các trang thiết bị dẫn đường phù hợp tại các vị trí đã biết chính xác tọa độ, các thiết bị này liên tục nhận tín hiệu định vị GPS và tiến hành so sánh các vị trí tọa độ này với tọa độ của vị trí mà thiết bị đã biết chính xác. Kết quả của phép so sánh này sau đó được tổng hợp dưới định dạng bản tin thông số hiệu chỉnh và gửi tới cho mọi người sử dụng bởi hệ thống truyền phát tín hiệu vô tuyến hàng hải nhằm hiệu chỉnh và tăng cường độ chính xác cũng như khả năng kiểm tra tính toàn vẹn cho tất cả các máy thu GPS độc lập khác lắp đặt trên tàu. Tháng 3/1999, các dịch vụ số liệu hiệu chỉnh mà hệ thống MDGPS tạo ra đã được cấp chứng nhận đáp ứng những yêu cầu chuẩn về năng lực hoạt động phục vụ cho giai đoạn tiếp cận và ra vào cảng HEA với tất cả 49 trạm thu phát cố định được xây dựng trên lãnh thổ Hoa Kỳ có khu vực phủ trùm tín hiệu hiệu chỉnh tại một số cảng biển lớn cũng như tuyến đường thủy nội địa, ngoài ra hệ thống MDGPS còn được lắp đặt và hoạt động tại các khu vực khác như Alaska, Hawaii và Puerto Rico. Hệ thống MDGPS của USCG cung cấp dịch vụ hiệu chỉnh tăng cường độ chính xác giúp các phép định vị GPS độc lập nằm trong khoảng dưới 10 mét, khả năng giám sát liên tục tính toàn vẹn của tín hiệu định vị (kiểm tra độ chính xác của tín hiệu cũng như tính liên tục trong việc truyền gửi số liệu), hệ thống cũng có khả năng đưa ra các cảnh báo có liên quan tới hoạt động của GPS, và đặc biệt trong thời gian 10 giây MDGPS có khả năng đưa ra các cảnh báo khi hệ thống vượt quá các điều kiện xác định trước.

Năm 1997, Bộ Giao thông Hoa Kỳ DOT (US Department of Transport) với điều luật thực thi năm 1998 trao quyền và cho phép sử dụng hợp phần các trạm DGPS nội địa vào hệ thống MDGPS hiện thời do USCG quản lý và vận hành. Theo đó có 29 trạm DGPS xây dựng trong nội địa Hoa Kỳ đã được bổ sung tham gia vào hệ thống MDGPS. Ngoài các vị trí xây lắp trạm DGPS của USCG và USDOT, Cơ quan Kỹ thuật Quân sự Hoa Kỳ USACE cũng đồng ý bổ sung thêm 7 trạm DGPS trực thuộc USACE tham gia vào hệ thống MDGPS, tổng hợp các trạm DGPS của USCG, USDOT và USACE đã hình thành nên hệ thống NDGPS Hoa Kỳ (US Nationwide Differential Global Positioning System). Theo đó USCG sẽ là đơn vị chịu trách nhiệm chính trong việc triển khai ứng dụng, điều hành hoạt động và thực hiện các dịch vụ duy tu bảo dưỡng cho hệ thống NDGPS. USDOT là nhà tài trợ chính cho NDGPS và phụ trách nhóm đại diện của các bên tham gia, biên soạn các quy định cũng như hướng dẫn sử dụng và quy trình quản trị hệ thống NDGPS.

(Còn tiếp)

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