Phần II. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
2.4. Tổng quan công nghệ về GNSS và máy RTK
2.4.4. Các hệ thống GNSS
Khi nhắc đến định vị toàn cầu người ta thường nghĩ ngay đến “GPS” vì nó được sử dụng phổ biến nhất và rất nhiều lầm tưởng đó là hệ thống vệ tinh toàn cầu duy nhất trên thế giới, nhưng thực tế không phải vậy. GPS chỉ là 1 trong số các hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu, ngoài ra còn có GLONASS (Nga), GALILEO (Châu Âu), IRNSS (Ấn Độ), Bắc Đẩu của (Trung Quốc), QZSS (Nhật Bản)
- GPS (Mỹ): GPS là hệ thống định vị toàn cầu do Bộ quốc phòng Mỹ phát triển và vận hành. GPS là tên viết tắt của cụm từ “Global Positioning System”. Nó là một hệ thống bao gồm nhiều vệ tinh bay trên quỹ đạo phía
trên trái đất ở độ cao 20.200 km. Từ lúc GPS ra đời cho đến nay đã có nhiều vệ tinh được phóng lên nhưng không phải vệ tinh nào cũng thành công và còn hoạt động. Để đảm bảo sự hoạt động của các thiết bị định vị trên toàn cầu, Mỹ cam kết duy trì sự sẵn có của ít nhất 24 vệ tinh GPS hoạt động khoảng 95%
thời gian. Năm 2011 Mỹ cam kết duy trì sự sẵn có thêm 3 vệ tinh dự phòng nữa và hiện nay tổng cộng có ít nhất là 27 vệ tinh đang hoạt động liên tục.
Sự ra đời của GPS ban đầu nhằm mục đích phục vụ cho quân sự, sau này được mở rộng để sử dụng cho thiết bị dân sự. Ngày nay, khó hình dung rằng có một máy bay, một con tàu hay phương tiện trên bộ nào lại không lắp đặt thiết bị nhận tín hiệu từ vệ tinh. Điều này khiến GPS ngày càng trở nên phổ biến.
- GLONASS (Nga): Hệ thống GLONASS (Global Orbiting Navigation Satellite System, Hệ thống vệ tinh dẫn đường quỹ đạo toàn cầu, tiếng Nga ГЛОНАСС: ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система;
- Global’naya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema) do Liên bang Sô viết (cũ) thiết kế và điều hành.
Ngày nay hệ thống GLONASS vẫn được Nga duy trì hoạt động. Hệ thống GLONASS bao gồm 30 vệ tinh chuyển động trong ba mặt phẳng quỹ đạo (nghiêng 64.8 độ so với mặt phẳng xích đạo) xung quanh trái đất với bán kính 25.510 km (Yasuda, 2001). Tương tự như GPS, GLONASS được Bộ quốc phòng của Nga dùng làm hệ thống dẫn đường trong các môi trường đòi hỏi tốc độ cao như máy bay phản lực và tên lửa, sau này nó được mở rộng sang các thiết bị dân sự. Khi mới ra đời GLONASS sử dụng phương pháp truy cập đa tần FDMA (Frequency Division Multiple Access Method) để liên lạc với các vệ tinh (25 kênh cho 24 vệ tinh). Đây là giao thức phổ biến trong liên lạc vệ tinh nhưng có hạn chế là dễ bị nhiễu và gián đoạn. Bắt đầu từ năm 2008, GLONASS đã sử dụng CDMA (Code Division Multiple Access Technique) để
mang đến khả năng tương thích với các vệ tinh GPS.
Chính vì sự tương thích này mà hiện nay hầu như các thiết bị định vị đều có tích hợp GLONASS kèm với GPS để tận dụng hết khả năng định vị của 2 hệ thống.
- GALILEO (Châu Âu): Cả hai hệ thống GPS và GLONASS được sử dụng chính cho mục đích quân sự. Đối với những người sử dụng dân sự có thể có sai số lớn nều như cơ quan điều hành GPS và GLONASS kích hoạt bộ phận gây sai số chủ định, ví dụ như SA của GPS. Do vậy Liên hợp Âu Châu (EU) đã lên kế hoạch thiết kế và điều hành một hệ thống định vị vệ tinh mới mang tên GALILEO, mang tên nhà thiên văn học GALILEO, với mục đích sử dụng dân sự.
Việc nghiên cứu dự án hệ thống GALILEO được bắt đầu triển khai thực hiện từ năm 1999 do 4 quốc gia Châu Âu Pháp, Đức, Italia và Anh Quốc.
Giai đoạn đầu triển khai chương trình GALILEO bắt đầu năm 2003 và theo dự kiến sẽ hoàn thành và đưa vào sử dụng trong năm 2010 (chậm hơn so với thời gian dự định ban đầu 2 năm. GALILEO được thiết kế gồm 30 vệ tinh chuyển động trong 3 mặt phẳng quỹ đạo (nghiêng 56 độ so với mặt phẳng xích đạo) xung quanh trái đất với bán kính 29.980 km (Yasuda, 2001).
- BEIDOU – QZSS – IRNSS (Châu Á): Để tránh lệ thuộc vào hệ thống định vị của nước khác, một số các quốc gia phát triển cũng tự xây dựng hệ thống định vị vệ tinh cho riêng mình chẳng hạn như:
+ Beidou (Bắc Đẩu) – là hệ thống định vị riêng của CHDNND Trung Hoa phát triển, phủ khắp ở châu Á và tây Thái Bình Dương
+ IRNSS – Hệ thống định vị tại khu vực của Ấn Độ, hoạt động bắt đầu từ năm 2013, có độ phủ ở Ấn Độ và bắc Ấn Độ Dương. QZSS – Hệ thống định vị khu vực của Nhật Bản, phủ khắp châu Á và châu Đại Dương.