5 tiêu chí phân loại máy định vị GNSS

Sự phát triển của lĩnh vực trắc địa đã thúc đẩy nhiều nhà sản xuất trên thế giới đầu tư vào nghiên cứu và cho ra đời các dòng máy định vị GNSS khác nhau. Máy định vị vệ tinh GNSS dùng trong công tác trắc địa là những dòng máy được chế tạo với kết cấu chắc chắn, có vị trí tâm ăng-ten chính xác, máy gọn nhẹ và dễ dàng di chuyển. Các tiêu chí phân loại máy định vị GNSS là cơ sở giúp người dùng dễ dàng so sánh giữa các dòng máy và lựa chọn được thiết bị phù hợp nhất với nhu cầu sử dụng.

Tìm hiểu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy định vị gps

Nhìn chung, cấu tạo thiết bị GPS là gồm nhiều modul:

Modul GPS đảm nhận chức năng thu nhận tín hiệu từ các vệ tinh.

Modul GSM sử dụng SIM điện thoại từ nhà mạng viễn thông:  Ở nước ngoài có thể dùng Roaming chuyển vùng quốc tế. Ưu điểm của Modul này là cho phép liên lạc hai chiều gọi điện và nhắn tin. Đặc biệt, tất cả dữ liệu được đảm bảo truyền từ GPRSEDGE vào internet, máy tính.

Tính năng sử dụng nang cao nhờ modul phụ: cảm biến độ nghiêng, cảm biến chuyển động, chụp ảnh và cảnh báo. Hệ điều hành chia làm hai phần: 1 phần ở máy chủ, 1 phần nằm trong máy định vị gps. Nó đảm nhận nhiệm vụ thu nhận và truyền dữ liệu vào Internet liên tục. Qua đó, người dùng thu thập thông tin với kết quả chuẩn xác.

Nguyên lý hoạt động của thiết bị được dựa vào tín hiệu GPS, GPRS, GSM để liên kết dữ liệu. Người dùng thu nhận thông số rồi tiến hành phân tích phục vụ trong lĩnh vực chuyên môn. Trường hợp thiếu hoặc không có tín hiệu này thì máy không hoạt động được.

Thực tế, cấu tạo và nguyên lý hoạt động máy định vị gps không thay đổi nhiều. Chúng được thiết kế phù hợp công năng đo đạc khi chúng ta dùng.

Phân loại máy định vị GPS

Khảo sát cho thấy, phần lớn thiết bị được sử dụng phục vụ mục đích thu sóng GPS. Dựa trên đặc điểm thiết bị thì chúng ta chia máy này làm ba loại:

Độ chính xác cao: Cấu tạo loại máy thu hai tầng số gồm trạm base cố định và trạm rover di động. Vì phương thức vận hành khá phức tạp nên người dùng cần tìm hiểu kỹ.

Máy phục vụ việc khảo sát địa chính, quản lý đất đai, xây dựng, … nên yếu tố chính xác luôn đặt lên hàng đầu. Những dòng máy tiêu biểu trên thị trường được khách hàng lựa chọn và đánh giá cao gồm: Trimble R8, R2, hitarget V30, V90,….

Độ chính xác trung bình: Là loại máy thu một tần số được cấu tạo đơn giản. Người dùng dễ mang theo trong quá trình di chuyển vị trí. Chúng ta thu thập dữ liệu phục vụ công việc thiết kế bản đồ và GIS. Đến đây, chúng ta có thể chọn 1 trong số loại máy: Trimble Geo-explorer XT và Ashtech Reliance

Độ chính xác thấp: Đây cũng được xem là loại máy thu một tần số. Tuy nhiên, cấu tạo gọn nhẹ ( máy thu cầm tay) và rẻ tiền nhất trên thị trường. Loại máy này giúp định vị hàng hải, du lịch và lĩnh vực nông nghiệp. Bạn có thể tham khảo các dòng máy: máy định vi gps cầm tay Etrex 10, 20, 78,…

Mỗi loại máy định vị GPS đảm nhận vai trò, chức năng khác nhau nên bạn cần xác định rõ mục đích cá nhân rồi lựa chọn phù hợp.

Phân loại máy định vị GNSS theo mục đích của người sử dụng

Tùy theo nhu cầu sử dụng và yêu cầu về độ chính xác mà người dùng lựa chọn những dòng máy định vị GNSS khác nhau. Máy GNSS được chế tạo để sử dụng trong cả quân sự và dân sự.

Đối với nhu cầu sử dụng máy trong mục đích quân sự, thiết bị GNSS cần có độ chính xác và độ ổn định cực cao, đồng thời thiết bị cũng cần được đảm bảo về khả năng chống nhiễu và giả tần số để cung cấp chính xác số liệu. Ví dụ, Trimble R12i là một trong những máy định vị GNSS cao cấp nhất của hãng Trimble, hội tụ đầy đủ tất cả các yếu tố cần thiết để sử dụng cho mục đích quân sự. Và tất nhiên, Trimble R12i cũng được sử dụng trong mục đích dân sự với độ chính xác cực cao, ngay cả trong những điều kiện môi trường không thuận lợi.

Đối với mục đích dân sự, thiết bị định vị GNSS có thể được sử dụng để lắp trên tàu biển, trên máy bay hoặc các phương tiện chuyển động khác… Có loại được chế tạo để cầm tay gọn nhẹ, chuyên dùng để xác định vị trí gần đúng của điểm. Thiết bị không yêu cầu độ chính xác quá cao sẽ đi kèm với mức chi phí đầu tư thấp hơn.

Hoặc có thể dùng máy định vị GNSS trong công tác trắc địa. Đây cũng là một ứng dụng phổ biến của máy định vị GNSS trong dân sự. Máy định vị GNSS chuyên dụng cho công tác trắc địa thường có yêu cầu rất cao về độ chính xác (tương tự như quân sự), khả năng lọc nhiễu và tâm pha ăng-ten…

Phân loại máy định vị GNSS theo phương thức theo dõi

Nếu các máy định vị GNSS thế hệ đầu tiên sử dụng nguyên tắc theo dõi lần lượt chuyển nhanh, tức là sử dụng một số lượng ít các kênh vật lý và tự lựa chọn theo dõi lần lượt các vệ tinh với tần suất nhanh khoảng 20 mili giây trên mỗi kênh; thì các máy định vị GNSS ngày nay lại sử dụng nguyên tắc đa kênh hoặc theo dõi song song để thu dữ liệu, nghĩa là chúng được thiết kế sao cho mỗi kênh vật lý theo dõi một vệ tinh và tất cả các vệ tinh đều được quan trắc liên tục.

Cùng với đó, sử dụng nguyên tắc đa kênh còn giúp máy định vị GNSS thu thập dữ liệu với độ chính xác cao hơn và ít chịu tác động của mất khóa tín hiệu cho dù có sai số giữa các kênh. Hiện nay, với các máy thu hiện đại, các sai số này tổng hợp lại cũng không quá 0,1mm. Tốc độ hoạt động nhanh hơn và độ chính xác cao hơn dẫn đến chi phí đầu tư cho các dòng máy định vị GNSS đa kênh cũng cao hơn so với các dòng máy định vị GNSS có kênh chuyển tiếp nhanh.

Ví dụ về số kênh thu của một số dòng máy định vị GNSS Trimble:

• Trimble R12, Trimble R12i: 672 kênh, 3 tần số.
• Trimble R8s: 440 kênh, 2 tần số.
• Trimble R4s: 240 kênh, 2 tần số.

Phân loại máy định vị GNSS theo tần số sử dụng

Tùy theo tần số sử dụng, có thể phân loại máy định vị GNSS ra thành hai nhóm:

• Máy định vị GNSS 1 tần số (L1).
• Máy định vị GNSS đa tần số (L1, L2, L5,…).

Các máy định vị GNSS 1 tần số chỉ có khả năng thu tín hiệu với tần số L1, phù hợp khi đo các cạnh có chiều dài nhỏ hơn 10km hoặc tối đa đến 20km. Trong khi đó, các dòng máy định vị GNSS đa tần số có thể đo các khoảng cách với cạnh dài hơn.

Ví dụ:

Các dòng máy định vị GNSS 1 tần số (L1) được sử dụng phổ biến hiện nay là Máy định vị GPS cầm tay Garmin, ví dụ như: Garmin GPSMAP 64sc, Garmin GPSMAP 66s hay Garmin GPSMAP 79s,… riêng dòng máy Garmin GPSMAP 65/65s có khả năng thu tín hiệu đa tần số, cụ thể là L1, L5, E5a và E1.

Máy định vị GNSS đa tần số được sử dụng phổ biến với độ chính xác cao phải kể đến các dòng định vị của Trimble, ví dụ ở Trimble R12, khả năng thu tín hiệu đa hệ thống định vị vệ tinh và đa tần số được thể hiện như sau:

• GPS: L1C, L1C/A, L2C, L2E, L5.
• GLONASS: L1C/A, L1P, L2C/A, L2P, L3.
• SBAS (WAAS, EGNOS, GAGAN, MSAS): L1C/A, L5.
• Galileo: E1, E5A, E5B, E5 AltBOC, E62.
• BeiDou: B1, B1C, B2, B2A, B3.
• QZSS: L1C/A, L1S, L1C, L2C, L5, L6.
• NavIC (IRNSS): L5.
• L-band: CenterPoint RTX.

Phân loại máy định vị GNSS theo hệ GNSS

Có thể phân loại máy định vị GNSS theo khả năng sử dụng đồng thời một hay nhiều hệ thống định vị vệ tinh GNSS toàn cầu. Theo tiêu chí này, có thể phân loại máy định vị GNSS thành hai nhóm: Máy đơn hệ và máy đa hệ.

• Máy định vị GNSS đơn hệ: Chỉ làm việc với các vệ tinh của một hệ thống GNSS.
• Máy định vị GNSS đa hệ: Có khả năng làm việc với các vệ tinh của nhiều hệ thống GNSS khác nhau.

Thông thường, các dòng máy định vị GNSS ngày nay đều có khả năng làm việc với các vệ tinh của ít nhất từ hai hệ thống GNSS khác nhau nhằm nâng cao độ chính xác cho dữ liệu. Đặc biệt, các dòng máy định vị GNSS-RTK của Trimble có khả năng thu được tín hiệu của cả 4 hệ thống vệ tinh toàn cầu bao gồm: GPS, GLONASS, Beidou, Galileo và nhiều hệ thống vệ tinh địa tĩnh khác.