III. GLIDEPATH
3. HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ VỆ TINH TOÀN CẦU GLONASS
3.1. Khái quát về GLONASS:
a. Giới thiệu:
- Giữa năm 1970, Nga tiến hành xây dựng hệ thống GLONASS.
- 1982, các vệ tinh GLONASS được phóng lên quỹ đạo từng nhóm 3 chiếc một.
- 1955, giai đoạn phóng vệ tinh hoàn tất.
- Hoạt động dưới sự quản lý và điều khiển của bộ quốc phòng Nga như là hệ thống dẫn đường quốc gia của Liên Bang Nga.
- Phục vụ cho cả nhu cầu quân sự và các ứng dụng dân sự, trong nước cũng như quốc tế.
b. Thành phần của hệ thống GLONASS:
- Hệ bao gồm 3 thành phần:
1. Phần điều khiển, giám sát (Monitor and Control Segment). + Trung tâm điều khiển (Ground Control Center) đặt tại Moscow + Trạm giám sát và cập nhật dữ liệu (Command Tracking Station) đặt tại Moscow
+ Vị trí tức thời của các vệ tinh trên quỹ đạo được xác dịnh bằng rada với sai số tối đa 3m. Ngoài ra, trạm theo dõi quang lượng tử (Quantum Optical Tracking Station) thường xuyên hiệu chỉnh dữ liệu về tọa độ vệ tinh bằng phương pháp phân xạ laser (các vệ tinh GLONASS đều được trang bị một gương phản xạ laser).
2. Phần không gian (Space Segment).
+ 24 vệ tinh được bố trí trên 3 quỹ đạo gần như tròn. + Quỹ đạo bay ở độ cao là 19100km so với trái đất. + Góc nghiêng quỹ đạo so với mặt phẳng xích đạo 64,8.
+ Các quỹ đạo vệ tinh GLONASS được bố trí lệch nhau 120 trong không gian.
+ Mỗi quỹ đạo có 8 vệ tinh, cách nhau 45.
+ Các vệ tinh GLONASS hoàn tất 1 chu kì quỹ đạo trong 11 giờ 15 phút. 3. Phần người sử dụng (User Segment):
Bao gồm một số lượng không giới hạn máy thu, có khả năng tương tự như máy thu GPS, máy thu GLONASS giá thành cao, không phong phú về chủng loại, do thị trường chỉ giới hạn trong phạm vi các nước cộng đồng các quốc gia độc lập.
c. Cấu trúc tín hiệu GLONASS
- Các vệ tinh của hệ GLONASS liên tục phóng ra các tín hiệu định vị theo 2 dạng: tín hiệu định vị chính xác chuẩn (Ch) ở tần số L1 (1,6 GHz) và tín hiệu định vị chính xác cao (C) ở tần số L1 và L2 (1,2 GHz). Thông tin, cung cấp bởi tín hiệu định vị Сh, mở cho tất cả người dùng trên nền toàn cầu và liên tục và đảm bảo khi dùng máy thu GLONASS.
- Tín hiệu C về cơ bản, được chỉ định dành cho các nhu cầu của Bộ Quốc phòng Nga
- Vệ tinh GLONASS sử dụng kỹ thuật FDMA thay vì kỹ thuật CDMA, băng tần L1 và L2 được chia thành nhiều kênh.
d. Các ưu điểm chính của hệ GLONASS:
GLONASS cung cấp tín hiệu dẫn đường kênh tiêu chuẩn (CSA), có độ chính xác theo yêu cầu như sau:
GLONASS sẽ được nâng cấp để trở thành hệ thống GLONASS hiện đại (hệ thống GLONASS-M).
e. GLONASS hoạt động như thế nào?
* Hệ thống huy động 24 vệ tinh làm việc, còn trên lãnh thổ Nga thì chỉ cần 18 vệ tinh. Khi muốn xác định tọa độ của vật, cần tín hiệu của ít nhất 4 vệ tinh, nếu chỉ dùng dữ liệu của 3 vệ tinh, khả năng sai số là khá cao.
* Các chòm sao vệ tinh và mạng lưới định vị dưới mặt đất tạo thành lưới tam giác để xác định vị trí của các thiết bị nhận thông qua kết nối tới các máy chủ.
* Lưới tam giác (để đo đạc vị trí) được thực hiện bởi một loạt tính toán dựa trên các nội dung tín hiệu gửi từ các vệ tinh và được xử lý. Các tín hiệu này được gửi ở các khoảng thời gian chính xác với thời gian mà thiết bị cần định vị phát ra
95% thời gian 99,99% thời gian
Lỗi vị trí theo phương ngang 28m 140m Lỗi vị trí theo phương dọc 60m 585m
3.2. Hệ quy chiếu thời gian:
Thới gian GLONASS được duy trì trong khoảng sai lệch 1ms so với thang thời gian quốc gia Nga UTC (SU):
|tGLONASS – (UTC + 03 giờ 00 phút) | <1ms
Độ chính xác của việc đồng bộ thời gian vệ tinh là 20ns (1σ).
3.3. Hệ quy chiếu không gian:
Lịch thiên văn GLONASS phát theo tọa độ địa âm cố định PZ 90.
Việc chuyển đổi giữa hệ tọa độ PZ 90 và WGS – 84 xác định theo biểu thức:
Các lỗi chuyển đổi không vượt quá 1,5m (1sigma) dọc theo trục mỗi tọa độ X, Y và Z được biểu diễn bằng m.