Khái niệm GNSS
Hệ thống Vệ tinh Dẫn đường Toàn cầu GNSS là hệ thống vệ tinh không gian phát thông tin vị trí và thời gian đến thiết bị thu GNSS. Thiết bị thu sẽ dùng dữ liệu thu được này để xác định vị trí. Toạ độ (X,Y,Z) được xác định nhờ việc thu tín hiệu từ 4 vệ tinh. Bộ thu tính toán khoảng cách từ bộ thu đến 4 vệ tinh để xác định toạ độ. Thuật toán xác định như sau:
Tốc độ truyền sóng = 299,792,458 m / giây.
Thời gian truyền sóng từ vệ tinh đến thiết bị thu.
Khi thiết bị thu nhận được tín hiệu thông tin "thời gian bắt đầu truyền" và "thời gian nhận" tín hiệu sẽ cho biết thời gian truyền sóng từ vệ tinh đến bộ thu.
GNSS có phạm vi bao phủ toàn trái đất. Bao gồm hệ thống GNSS của Châu Âu Galileo, Hoa Kỳ với Hệ thống Định vị Toàn cầu (NAVSTAR Global Positioning System - GPS), Nga với GLONASS, Nhật Bản với QZSS, Trung Quốc với BeiDou và Ấn Độ với IRNSS. Trong đó GPS và GNSS được sử dụng là chủ yếu.
Hoạt động của GNSS được đánh giá theo 4 yếu tố:
1. Độ chính xác: kết quả đo được trên máy với vị trí, vận tốc và thời gian thực tế.
2. Tính bảo mật: cung cấp thông tin bảo mật và khi có sự bất thường về vị trí sẽ phát cảnh báo.
3. Tính liên tục: hệ thống hoạt động không bị gián đoạn.
4. Tính sẵn sàng: phần trăm thời gian cho tín hiệu ổn định, chính xác và liên tục.
Độ chính xác thiết bị được cải thiện với hệ thống tăng cường dẫn đường vệ tinh SBAS (Satellite Based Augmentation System) như European Geostationary Navigation Overlay Service (EGNOS). EGNOS cải thiện độ chính xác và liên tục của thông tin GPS qua việc chèn mã sửa lỗi và cung cấp thông tin về tính toàn vẹn tín hiệu.
Hệ thống Tăng cường Dẫn đường Vệ tinh SBAS
Độ chính xác của hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu GNSS được cải thiện nhờ hệ thống tăng cường dẫn đường vệ tinh SBAS như EGNOS. SBAS tăng cường độ chính xác và ổn định của thông tin GNSS bằng chèn mã sửa sai và cung cấp thông tin về độ chính xác, tính toàn vẹn, tính liên tục và tính khả dụng của tín hiệu.
SBAS dùng thông tin GNSS đo được tại các trạm tham chiếu trên lục địa để tính sai số. Sai số này đươc truyền đến máy tính trung tâm để tính bù sai số và thông báo toàn vẹn ( integrity messages). Thông tin tính toán này sẽ được phát lên khu vực dùng vệ tinh địa tĩnh phát tăng cường, hoặc chèn lên tín hiệu vệ tinh GNSS gốc.
Các hệ thống SBAS đang sử dụng
Rất nhiều quốc gia đang sử dụng các hệ thống SBAS riêng dùng cho lãnh thổ của mình như:
Hoa Kỳ: Hệ thống tăng cường diện rộng (Wide Area Augmentation System - WAAS).
Nhật Bản: Michibiki Satellite Augmentation System (MSAS).
Ấn Độ: GPS-aided GEO-Augmented Navigation (GAGAN).
Trung Quốc: BeiDou SBAS (BDSBAS).
Hàn Quốc: Korea Augmentation Satellite System (KASS).
Nga: System for Differential Corrections and Monitoring (SDCM).
Châu Phi và Ấn Độ Dương: A-SBAS.
Úc và New Zealand: Southern Positioning Augmentation Network (SPAN).
Bản đồ phủ sóng SBAS
Tất cả hệ thống này đều tuân thủ tiêu chuẩn chung toàn cầu nên:
Tương thích: không gây cản trở lẫn nhau.
Tương tác: thiết bị thu chuẩn nhận được cùng chất lượng tín hiệu, không phụ thuộc vùng sử dụng.
Sử dụng SBAS
SBAS được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi yêu cầu cao về độ chính xác và tính toàn vẹn tín hiệu. Đặc biệt, SBAS sử dụng trong trường hợp tính mạng con người bị đe doạ hoặc cần có đảm bảo về luật pháp và thương mại và GNSS đang được sử dụng. Ví dụ trong lĩnh vực hàng không thì Tổ chức Hàng không Dân dụng Quốc tế ICAO đánh giá GPS không an toàn cho các chuyến bay. Tuy nhiên với việc áp dụng SBAS thì các tiêu chuẩn của ICAO đã được đáp ứng.
Ngoài lĩnh vực hàng không SBAS còn mở rộng dùng cho canh tác chính xác, quản lý xe vận hành trên đường và đo đạc bản đồ.