2.1 .CÁC HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ VỆ TINH
2.1.2. Hệ thống định vị toàn cầu GLONASS
GLONASS là từ viết tắt của cụm từ tiếng Nga "Globalnaya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema" (tạm dịch là hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu). Là hệ thống định vị vệ tinh do Lực lượng Phũng vệ Khụng gian của Nga điều hành, tương tự GPS. Hệ thống GPS là sản phẩm của Bộ Quốc phũng Mỹ xõy dựng vào năm 1978, cũn GLONASS ra sau và được coi là hệ thống thay thế.
Hỡnh 2.5: Hệ thống định vị GLONASS
Cũng giống như GPS, chức năng chớnh của GLONASS là hệ thống điều hướng cho xe hơi và hàng khụng. Tuy nhiờn, ban đầu nú được ngành quốc phũng của Nga dựng làm hệ thống dẫn đường trong cỏc mụi trường đũi hỏi tốc độ cao như trong mỏy bay phản lực và tờn lửa đạn đạo. GLONASS bắt đầu ra mắt vào cuối thập kỷ 80 của thế kỷ trước. Ban đầu, nú được sử dụng chủ yếu cho việc định vị thời tiết và đo vận tốc. Tuy nhiờn sau sự sụp đổ của Liờn Xụ, đầu tư cho GLONASS bị cắt giảm khiến dự ỏn bị đỡnh trệ. Kết hợp với tuổi đời của vệ tinh ngắn (khoảng 3 năm), nờn rất ớt người tin tưởng vào thành cụng của chương trỡnh GLONASS.Nhưng mọi sự thay đổi vào năm
2001 khi Thủ tướng Nga Vladimir Putin tuyờn bố coi việc hoàn thành chương trỡnh GLONASS là một ưu tiờn quốc gia và đầu tư ồ ạt cho dự ỏn này, biến nú trở thành tổ hợp cụng nghệ tối quan trọng.Vào năm 2007, ụng Putin ban hành sắc lệnh liờn bang mở GLONASS cho sử dụng dõn sự khụng giới hạn, đưa hệ thống này trở thành thỏch thức với hệ thống GPS của Mỹ. Vào năm 2010, GLONASS đó phủ khắp lónh thổ của Nga. Một năm sau đú, nhờ vào chũm sao vệ tinh quay theo quỹ đạo mà nú đó phủ khắp tồn cầu.
Hệ thống GLONASS được sử dụng cỏc mục đớch: xỏc định vị trớ điểm trờn bề mặt Trỏi đất, dẫn đường cỏc hệ thống phương tiện trờn khụng, trờn biển, đạo hàng cỏc vệ tinh vũ trụ. Cỏc vệ tinh đầu tiờn của hệ thống GLONASS được phúng lờn quỹ đạo vào năm 1982, đến năm 1995 hệ thống đó được xõy hồn chỉnh với cỏc quỹ đạo bay của cỏc vệ tinh ở độ cao 19130km. Hệ thống cho phộp trong khoảng thời gian 1ữ2 phỳt, bất kỳ một điểm nào trờn Trỏi đất cú thể xỏc định được vị trớ với sai số khụng quỏ 100m, vận tốc chuyển động với sai số khụng quỏ 0,15m/giõy, liờn kết thời gian thang số chuẩn với sai số khụng quỏ 0,001 giõy. Hệ thống GLONASS được ứng dụng cho cỏc mục đớch:
- Thành lập mạng lưới trắc địa toàn cầu trong hệ tọa độ địa tõm; - Quảng bỏ thời gian thống nhất toàn cầu với độ chớnh xỏc cao;
- Dẫn đường cỏc phương tiện chuyển động trờn mặt đất, trờn biển, trong khụng gian và trong vũ trụ.
Hỡnh 2.6: Hoạt động GLONASS
Cú 3 thành phần cấu tạo nờn GLONASS. Đầu tiờn là cơ sở hạ tầng khụng gian gồm cỏc chũm sao vệ tinh. Đõy là nhúm cỏc vệ tinh hoạt động trờn cựng hệ thống. Chỳng thường được đặt trờn cỏc mỏy bay bay quanh quỹ đạo trỏi đất hay cũn được gọi là cỏc quỹ đạo bay. Cỏc vệ tinh này tương tỏc với cỏc mạng định vị dưới mặt đất (thành phần thứ hai), giỳp tăng độ chớnh xỏc và tốc độ của cỏc vệ tinh qua việc thu thập cỏc thụng tin đo đạc. Cỏc mạng lưới định vị dưới mặt đất lý tưởng nhất là trải rộng đều trờn khắp thế giới để đảm bảo sự chớnh xỏc. Tuy nhiờn với GLONASS, cỏc mạng định vị dưới mặt đất chủ yếu nằm ở Nga, Brazil, Cuba và chõu Nam Cực. Nga cũng đó đồng ý sẽ mở cỏc mạng định vị dưới mặt đất ở Trung Quốc, quốc gia muốn đưa GLONASS trở thành đối trọng với GPS. Ngoài ra, trong năm 2014 thỡ GLONASS đó cú thờm 7 mạng định vị dưới mặt đất nằm ở bờn ngoài nước Nga.
Cỏc chũm sao vệ tinh và mạng lưới định vị dưới mặt đất tạo thành lưới tam giỏc để xỏc định vị trớ của cỏc thiết bị nhận, là thành phần thứ ba. Thành
phần thứ ba là cỏc thiết bị nhận tương thớch với GLONASS như smartphone hay cỏc hệ thống dẫn đường trờn xe hơi. Lưới tam giỏc (để đo đạc vị trớ) được thực hiện bởi một loạt tớnh toỏn dựa trờn cỏc nội dung tớn hiệu gửi từ cỏc vệ tinh. Cỏc tớn hiệu này được gửi ở cỏc khoảng thời gian chớnh xỏc. Cỏc thiết bị nhận dựng GLONASS để định vị sẽ sử dụng cỏc tớn hiệu gửi từ ớt nhất 4 vệ tinh để tớnh toỏn vị trớ, vận tốc và thời gian.GLONASS ban đầu sử dụng phương phỏp truy cập đa tần FDMA (Frequency Division Multiple Access Method) để liờn lạc với cỏc vệ tinh, với 25 kờnh cho 24 vệ tinh. Đõy là giao thức phổ biến trong liờn lạc vệ tinh nhưng cú hạn chế là dễ bị can nhiễu và giỏn đoạn. Từ năm 2008, GLONASS đó sử dụng CDMA (Code Division Multiple Access Technique) để mang đến khả năng tương thớch với cỏc vệ tinh GPS. Cỏc thiết bị nhận GLONASS tương thớch với cả FDMA và CDMA nờn chỳng chỳng cú kớch cỡ lớn hơn và đắt đỏ hơn GPS.
2.1.2.1. Đoạn khụng gian (Space Segment)
Đoạn này gồm 24 vệ tinh quay trờn 3 mặt phẳng quỹ đạo và 3 vệ tinh dự trữ. Quỹ đạo của vệ tinh gần như trũn, bay ở độ cao xấp xỉ 19130km. Mỗi vệ tinh được trang bị mỏy phỏt tớn hiệu radio đạo hàng với 2 tần số: CSA – độ chớnh xỏc chuẩn và BT - độ chớnh xỏc cao.
2.1.2.2. Đoạn điều khiển (Control Segment)
Đoạn điều khiển gồm một trạm điều khiển trung tõm đặt tại Golishino cỏch Moscow 40km; và cỏc trạm theo dừi phõn bố đều trờn lónh thổ Nga: quanh ngoại ụ Moscow, SanPetecbua, Enhiseisk, Iakutsk,…
2.1.2.3. Đoạn sử dụng (User segment)
Đoạn sử dụng bao gồm tất cả cỏc mỏy, thiết bị thu nhận thụng tin từ vệ tinh để khai thỏc sử dụng cho cỏc mục đớch và yờu cầu khỏc nhau của khỏch hàng (tương tự như hệ thống GPS).