Cấu Tạo Hệ Thống Compass Bạn Nên Biết

Hệ thống định vị Compass là một dự án phát triển hệ vệ tinh độc lập của Trung Quốc. Nhiều thiết bị GNSS RTK cũng bắt tín hiệu định vị từ hệ thống này. Vậy cấu tạo và cách hoạt động của hệ thống Compass ra sao? Cùng Trắc địa Thái Dương tìm hiểu thêm trong bài viết này.

Lịch sự phát triển hệ thống Compass

Trước hệ thống Compass là hệ thống định vị Bắc Đẩu (Beidou). Compass là thế hệ thứ hai nên còn có tên gọi khác là Bắc Đẩu 2. Hệ thống Compass với tầm nhìn phát triển 35 vệ tinh và là một hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu.

Theo Cơ quan Không gian Quốc gia Trung Quốc, lộ trình phát triển của Compass như sau:

B1: Hệ thống nền tảng (experimental)

B2: Hệ thống khu vực

B3: Hệ thống toàn cầu.

Khả năng cung cấp dịch vụ của Bắc Đẩu 2

Hệ thống định vị vệ tinh Compass của Trung Quốc cung cấp dịch vụ ở hai mức:

• Dịch vụ miễn phí: Đây là dịch vụ mở phục vụ cho tất cả người sử dụng ở lĩnh vực dân sự.

• Dịch vụ cấp quyền đảm bảo tính tin cậy và độ chính xác cao: Dịch vụ này có thể khắc phục những vấn đề khi người đo ở trong điều kiện và tình huống khó khăn. Có thể cung cấp dịch vụ vệ tinh cho kết nối truyền thông bằng các bản tin ngắn.

Hệ thống Bắc Đẩu 2 đã hoạt động với phạm vi toàn quốc năm 2020. Hệ thống gồm 5 vệ tinh địa tĩnh (GEO) và 30 vệ tinh quỹ đạo trung bình (MEO). Các vệ tinh có độ cao trung bình khoảng 21.000km và ở độ nghiêng 55 độ. Theo báo cáo năm 2018, hệ thống Compass có thể cung cấp dịch vụ định vị chính xác:

• Trong phạm vi 10m

• Thời gian 20ns

• Vận tốc di chuyển 0.2m/s

Ứng dụng của hệ thống Compass

Các trạm đo lấy số liệu có tổng là 12 trạm đo phân bổ tại Trung Quốc, Châu Âu, Khu vực Thái Bình Dương, và Châu Phi. Một báo cáo của Trung Quốc năm 2018 cho thấy dịch vụ của hệ thống này đã ứng dụng rộng rãi cho nhiều ngành nghề. Điển hình là dự báo thời tiết, giám sát công trình thủy điện, giao thông, dựng bản đồ thông minh...

Cũng nhờ khả năng cung ứng dịch vụ và hiệu suất cung cấp dịch vụ trên phạm vi toàn cầu. Hệ thống Compass được Liên hợp quốc chính thức công nhận là hệ thống dẫn đường toàn cầu. Nghĩa là, Compass là hệ thống định vị vệ tinh thứ 3 được công nhận là hệ thống toàn cầu, sau GPS và GLONASS.

Cấu trúc của hệ thống vệ tinh Compass

Cũng như các hệ thống vệ tinh toàn cầu khác, hệ thống Compass cũng có cấu trúc 3 phần: phần không gian, điều khiển và sử dụng.

Phần không gian của hệ thống Compass

Compass sử dụng chòm 3 vệ tinh địa tĩnh, với vị trí kinh độ: 80º20’; 110º40’; 139º90’. Tín hiệu của vệ tinh đầu tiên (phóng năm 2000), người dùng có thể thu được tính hiệu định vị tốt trong khoảng kinh độ từ 70º đến 150º. Nếu người đo ở vị trí trong lãnh thổ Trung Quốc hoặc các nước láng giềng thì bắt được tốt tín hiệu từ vệ tinh này. Các thiết bị thu tín hiệu định vị như máy RTK có thể bắt được trong tần số sóng tải là 2491.75MHz. Trong vùng phủ tín hiệu, độ chính xác người dùng có thể thu được vào khoảng 20m (1-sigma). Vệ tinh có khả năng cấp tín hiệu cho 540000 trạm thu nhận cố định trên mặt đất.

Phần điều khiển của hệ thống Bắc Đẩu 2

Tương tự như hệ thống GPS, phần điều khiển bao gồm các trạm điều khiển đặt trên mặt đất. Trạm điều khiển chính nằm ở thủ đô Bắc Kinh, Trung Quốc. Chức năng của phần điều khiển thu tín hiệu từ vệ tinh và phân tích dữ liệu hoặc hiệu chỉnh chúng.

Phần sử dụng

Phần sử dụng của hệ thống Compass là những người sử dụng hoặc các thiết bị thu tín hiệu (ví dụ các máy GNSS RTK):

• Các thiết bị điều hành.

• Phần cứng theo dõi tín hiệu và trị đo khoảng cách hay xác định vị trí (các thiết bị định vị hay di động thu tín hiệu...)

• Phần mềm: Những thuật toán hỗ trợ sử dụng trong thiết bị của người dùng.

• Các trạm nhận tín hiệu vệ tinh trên mặt đất từ các thiết bị chuyên dụng (trạm CORS, thiết bị dẫn đường trên các loại tên lửa, Drone, thuyền bè trên biển,…) đến các thiết bị ngoại vi khác (điện thoại, máy RTK...)

Công thức về tính tọa độ vệ tinh Compass

Theo kết quả nghiên cứu năm 2018, người ta rút ra công thức tính toạ độ vệ tinh từ tham số quỹ đạo như sau:

Nguyên lý hoạt động và ứng dụng Bắc Đẩu 2

Cũng tương tự như các hệ thống khác trong hệ thống vệ tinh GNSS, Compass cũng tương tác, nhật phát và trao đổi dữ liệu giữa các phần trong cấu trúc.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống vệ tinh Bắc Đẩu 2

Các trung tâm điều khiển nhận tín hiệu từ ngoài không gian rồi mã hoá, chuyển đổi dữ liệu. Sau đó, người dùng sẽ nhận được các tín hiệu từ thiết bị trực tiếp hoặc gián tiếp qua các thiết bị hiệu chỉnh mặt đất (như trạm CORS).

Phần không gian truyền dữ liệu vần sóng và dải tần khác nhau. Tiếp đến, phần điều khiển sẽ xử lý các tín hiệu theo chương trình đã lập trình sẵn. Rồi gửi lại dữ liệu tới vệ tinh, phần sử dụng tỏng cấu trúc này sẽ dùng tín hiệu đó để khai thác.

Ứng dụng hệ thống vệ tinh vào thực tế

Hệ thống Compass được xây dựng để đáp ứng mục đích bảo vệ quốc gia. Phục vụ cho chính trị, quân sự, kinh tế... Chúng cũng có thể đáp ứng những nhu cầu dân sự khác.

Hệ thống Bắc Đẩu 2 cho mục đích dân sự

Nhiều chuyên gia đánh giá: Hệ thống Compass là cơ sở hạ tầng vũ trụ quan trọng. Hệ thống vệ tinh định vị này như một trạm định vị radio trong vũ trụ. Cùng các yếu tố hạ tầng và hệ thống định vị radio dưới mặt đất. Những quốc gia trên thế giới có khả năng phát triển hệ thống định vị riêng có thể khai thác nhiều tiềm lực về kinh tế.

Thêm vào đó là dịch vụ như: dự báo thời tiết, phòng chống thiên tai, cứu nạn và cứu hộ, dẫn đường, xây dựng bản đồ thông minh,…

Đáp ứng nhu cầu an ninh, bảo vệ quốc gia

• Đầu tiên, phải nhắc đến lợi ích về kinh tế - thương mại mà hệ thống vệ tinh này mang lại. Trung Quốc tiến hành xây dựng và sử dụng hệ thống Compass đã phá vở thế độc quyền của Mỹ trong lĩnh vực vệ tinh, không gian. Đồng thời, hệ thống này cũng tạo ra công ăn việc làm cho người dân. Nó cũng là một bước tiến lớn trong lĩnh vực định vị - dẫn đường trong khu vực. Hệ thống này ngày càng được khai thác mạnh cho các ngành kinh tế biển khu vực.

• Phục vụ cho lợi ích quốc phòng: Tạo cơ sở để thiết kế và xây dựng các hệ thống phòng chống tên lửa của Trung Quốc. Đồng thời cũng xây dựng các loại vũ khí tự động, hành trình tên lửa định vị...

Kết luận

Công ty TNHH thương mại & công nghệ Trắc Địa Thái Dương là đơn vị hàng đầu trong việc cung cấp các dịch vụ trắc đạc (đo đạc hiện trạng vị trí, đo đạc khảo sát địa hình, tư vấn pháp lý). Ngoài ra, Trắc Địa Thái Dương còn cung cấp các thiết bị phục vụ công tác trắc địa như máy GPS GNSS RTK với giá tốt, đảm bảo chất lượng. Mọi thông tin liên hệ:

CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI VÀ CÔNG NGHỆ TRẮC ĐỊA THÁI DƯƠNG

• Địa chỉ: 349 Lương Thế Vinh, P. Trung Văn, Q. Nam Từ Liêm, Hà Nội

• Hotline: 0904193788

• Fanpage: Trắc Địa Thái Dương

• Email: tracdiathaiduong@gmail.com