Philip G. Mattos và Fabio Posini, ngày 08/01/2014 – Số 1

Một trong những mối quan tâm hàng đầu của hầu hết người sử dụng trên khắp thế giới, đó là khả năng thu đa tần số và đa trùm vệ tinh của các loại máy thu GNSS thế hệ mới. Không chỉ tạo ra sức hút đối với người sử dụng, khả năng thu đa tần số đa trùm vệ tinh của máy thu cũng giúp xác lập cam kết đầu tư nghiên cứu và phát triển của các nhà sản xuất đồng thời thể hiện khả năng xử lý tổng hợp của hợp phần phần mềm điều khiển của các máy thu thế hệ mới này.

Trong loạt bản tin tới đây, nhóm Kỹ thuật của Công ty TNHH ANTHI Việt Nam sẽ gửi tới Quý Độc giả toàn bộ bài viết của tác giải Philip G. Mattos và Fabio Pisono liên quan tới kiến trúc của các máy thu đa tần số và đa trùm vệ tinh.

Việc điều chỉnh, thay đổi và thử nghiệm thực tiễn lần đầu tiên khả năng thu xử lý tín hiệu định vị từ hai hệ thống vệ tinh là Beidou và Galileo trên bộ xử lý tín hiệu Teseo-3, được thực hiện vào thời điểm cuối năm 2013 đã hoàn tất, mang đến khả năng thiết kế và sản xuất các máy thu có khả năng nhận tín hiệu đồng thời từ 4 trùm vệ tinh. Vào năm 2020, chúng tôi cho rằng các máy thu sẽ có khả năng thu các tín hiệu trên cùng một dải tần của cả bốn trùm vệ tinh định vị, đảm bảo tại mỗi thời điểm hoạt động có liên tục hơn 100 vệ tinh quan sát được ở các khu vực có khoảng không mở rộng, và ở hầu hết các khu vực khác đều có thể quan sát liên tục được từ 30 đến 40 vệ tinh.

Xu hướng thiết kế sản xuất các máy thu đa trùm vệ tinh GNSS bắt đầu nở rộ vào khoảng năm 2010/2011, nhưng thời điểm này các máy thu chỉ có khả năng hỗ trợ hai trùm vệ tinh là GPS và GLONASS. Mặc dù tại thời điểm này cũng đã có các máy thu hỗ trợ cho trùm vệ tinh Galileo, tuy nhiên thực tiễn thì chưa có vệ tinh Galileo khả dụng trên quỹ đạo. Cũng tại thời điểm đó BeiDou mới chỉ là tên gọi, thậm chí còn chưa có cả chỉ tiêu kỹ thuật rõ rệt (hay còn được biết đến với tên gọi khác là ICD hay Tài liệu Điều khiển Giao tiếp), chưa có bất kỳ máy thu nào được chế tạo để nhận tín hiệu BeiDou tại thời điểm này. Tuy vậy, thời gian cần thiết để phát triển hợp phần phần cứng các máy thu đã được rút ngắn lại một cách ấn tượng bởi tài liệu ICD của Galileo đã công bố chính thức vài năm sau thời điểm này, các mã của BeiDou đã được nghiên cứu và tính toán ngược bởi chuyên gia của Grace Gao và các đồng nghiệp tại Standford, và ngay tại thời điểm cuối năm 2011 nhóm nghiên cứu độc lập này đã xác nhận có trong tay tài liệu với tên gọi tạm thời là bản ICD thử nghiệm của BeiDou, tài liệu này cho phép thực hiện các thử nghiệm tín hiệu mà không cần phải đợi đến khi BeiDou chính thức xác nhận và công bố các chỉ tiêu kỹ thuật chỉ tiết liên quan tới cấu trúc các tín hiệu của hệ thống vệ tinh này.

Những tuần cuối cùng của năm 2013 đã chứng kiến những bước tiến mạnh mẽ của các hệ thống GNSS. Các vệ tinh Galileo IOV3 và 4 đã chính thức phát tín hiệu định vị ngay đầu tháng 12, đưa số vệ tinh của trùm vệ tinh Galileo lên con số bốn, tạo ra khả năng nhận tín hiệu và xác định vị trí bằng hệ thống Galileo trong khoảng hai giờ đồng hồ mỗi ngày. Cuối tháng 12 năm 2013, Trung Quốc chính thức công bố ICD của BeiDou, cho phép các nhà nghiên cứu và các hãng sản xuất thực hiện những bước đầu tiên để giải mã bản tin tín hiệu và tính toán lịch vệ tinh để bổ sung vào các máy thu đã và đang dò tìm tín hiệu vệ tinh BeiDou trong suốt thời gian dài, và đảm bảo hỗ trợ xác định vị trí của các máy thu bằng các vệ tinh BeiDou hiện có trên quỹ đạo. Máy thu tín hiệu Teseo-2 đã được STMicroelectronics thiết kế và chế tạo trước đó vài năm, trong đó có một hợp phần liên quan là phát triển phần mềm để giúp Teseo-2 có khả năng thu tín hiệu Galileo ngay khi các vệ tinh này chính thức hoạt động; Tuy nhiên, đối với việc thu tín hiệu định vị từ hệ thống BeiDou, máy thu Teseo-2 cần bổ sung thêm hợp phần phần cứng chứ không chỉ đơn thuần là phần mềm điều khiển như đối với Galileo. Để nhận được tín hiệu BeiDou, máy thu Teseo-2 sẽ phải lắp thêm hợp phần RF. Thêm nữa, trong khi Teseo-2 có khả năng hỗ trợ cả bốn trùm vệ tinh nhưng lại không thể hỗ trợ BeiDou và GPS/Galileo tại cùng một thời điểm, với việc không có tài liệu ICD của BeiDou liên quan tới các mã truyền phát, các mã được tổng hợp bằng phần mềm và sử dụng bộ giải mã dựa trên bộ nhớ của máy, chính vì vậy thiết bị buộc phải đóng gói hợp phần GPS/Galileo thành một hợp phần riêng của thiết bị.

Máy thu Teseo-3 của STMicroelectronics xuất hiện vào cuối năm 2013, sử dụng kiến trúc đơn bộ xử lý tối ưu: RF tích hợp với bộ nhớ flash động trong cùng một gói thống nhất, cho phép Teseo-3 xử lý liên tục các tín hiệu BeiDou và GPS/Galileo. Đa hệ thống GNSS vào thời điểm năm 2012 là GPS+GLONASS, mang đến rất nhiều lợi ích khi máy thu hoạt động trong các khu vực khó khăn với nhiều đối tượng che khuất như trong khu đô thị hay trong rừng rậm với khả năng quan sát được tới 20 vệ tinh ở các khu vực thuận lợi cho việc quan sát. Tới thời điểm hiện tại, với hai tiếng đồng hồ quan sát được các vệ tinh Galileo IOVs, chúng ta có thể thu tín hiệu từ ba trùm vệ tinh gồm GPS/GLONASS/Galileo ở khu vực Châu Âu. Tại Trung Quốc và vùng phụ cận, có khả năng thu rất tốt tín hiệu từ ba trùm vệ tinh GPS/BeiDou/Galileo.

Trong các phần tiếp theo, chúng tôi sẽ giới thiệu các thông tin về những sự kiện xảy ra lần đầu tiên như sau: Lần đầu tiên Teseo-3 thu được tín hiệu từ 4 vệ tinh Galileo vào ngày 04/12/2012; Lần đầu tiên định vị được bằng hệ thống vệ tinh Galileo; Lần đầu tiên định vị được bằng hệ thống vệ tinh BeiDou vào tháng 01/2013. Đồng thời chúng tôi cũng đề cập tới các thử nghiệm cố định và thử nghiệm động trên đường với từng trùm vệ tinh độc lập và kết hợp các trùm vệ tinh để cho ra một lời giải định vị duy nhất. Các thử nghiệm động trên đường khi tiến hành ở Hoa Kỳ và Châu Âu sẽ kết hợp các trùm vệ tinh GPS/GLONASS/Galileo, trong khi các thử nghiệm trên đường thực hiện ở Trung Quốc và vùng phụ cận sẽ kết hợp các trùm vệ tinh GPS/Galileo/BeiDou. Các kết quả sẽ được phân tích trong phần đánh giá kỹ thuật, đồng thời chúng tôi cũng sẽ đưa ra những nhận định liên quan tới thị trường phần cứng máy thu đa trùm vệ tinh trong tương lai.

(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