Kiến thức trắc địa
Hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu GNSS
“Những con khủng long đã tuyệt chủng vì chúng không có chương trình vũ trụ.” Larry Niven, tác giả khoa học viễn tưởng người Mỹ.
Larry Niven cho rằng nếu loài khủng long có một chương trình không gian, chúng có thể đã chặn và làm chệch hướng tiểu hành tinh mà một số người cho rằng có thể đã va vào trái đất và dẫn đến sự tuyệt chủng của loài khủng long.
Không giống như thời khủng long, một số quốc gia hiện có các chương trình không gian hiện có hoặc đã được lên kế hoạch bao gồm việc triển khai các Hệ thống Vệ tinh Điều hướng Toàn cầu của quốc gia hoặc khu vực. Trong chương này, chúng tôi sẽ cung cấp một cái nhìn tổng quan về các hệ thống này.
Các hệ thống GNSS sau đang hoạt động:
- GPS (Hoa Kỳ)
- GLONASS (Nga)
- BeiDou (Trung Quốc)
Tại thời điểm viết bài này, các hệ thống vệ tinh định vị sau đây đang tiến dần đến khả năng hoạt động:
- Hệ thống GNSS của Galileo (Liên minh Châu Âu)
- Hệ thống vệ tinh định vị khu vực IRNSS (Ấn Độ)
- Hệ thống vệ tinh định vị khu vực QZSS (Nhật Bản)
Hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu GPS
GPS (Hệ thống Định vị Toàn cầu, Hoa Kỳ)
GPS là hệ thống GNSS đầu tiên. Vệ tinh GPS (hay NAVSTAR, như nó được gọi chính thức) lần đầu tiên được phóng vào cuối những năm 1970 và đầu những năm 1980 cho Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ. Kể từ thời điểm đó, một số thế hệ (gọi là “Khối”) của vệ tinh GPS đã được phóng lên. Ban đầu, GPS chỉ được cung cấp cho mục đích quân sự nhưng vào năm 1983, một quyết định đã được đưa ra để mở rộng GPS cho mục đích sử dụng dân sự. Vệ tinh GPS được mô tả trong Hình 27.
Phân đoạn không gian
Phân đoạn không gian GPS được tóm tắt trong Bảng 2. Chu kỳ quỹ đạo của mỗi vệ tinh là khoảng 12 giờ, do đó, điều này cung cấp cho máy thu GPS có ít nhất sáu vệ tinh trong tầm nhìn từ bất kỳ điểm nào trên Trái đất, trong điều kiện bầu trời mở.
Bảng 2: Chòm sao vệ tinh GPS
| Vệ tinh | 27 cộng 4 phụ tùng |
| Máy bay quỹ đạo | 6 |
| Độ nghiêng quỹ đạo | 55 độ |
| Bán kính quỹ đạo | 20.200 km |
Quỹ đạo vệ tinh GPS được minh họa trong Hình 28.
Các vệ tinh GPS liên tục phát đi thông tin nhận dạng của chúng, các tín hiệu khác nhau, trạng thái vệ tinh và các con thiêu thân đã được hiệu chỉnh (các thông số quỹ đạo). Các vệ tinh được xác định bằng Số phương tiện không gian (SVN) hoặc mã Pseudorandom Noise (PRN) của chúng.
Tín hiệu
Bảng 3 cung cấp thêm thông tin về tín hiệu GPS. Tín hiệu GPS dựa trên công nghệ CDMA (Đa truy nhập phân chia theo mã), mà chúng ta đã thảo luận trong Chương 2.
Bảng 3: Đặc điểm tín hiệu GPS
| Chỉ định | Tính thường xuyên | Sự mô tả |
| L1 | 1575,42 MHz | L1 được điều chế bởi mã C / A (Coarse / Acquisition) và P-code (Precision) được mã hóa cho quân đội và những người dùng được ủy quyền khác. |
| L2 | 1227,60 MHz | L2 được điều chế bởi mã P và, bắt đầu bằng các vệ tinh Block IIR-M, mã L2C (dân sự). L2C đã bắt đầu phát các thông điệp dẫn đường dân dụng (CNAV) và sẽ được thảo luận sau trong chương này với mục “Hiện đại hóa GPS”. |
| L5 | 1176,45 MHz | L5, bắt đầu có từ vệ tinh Block IIF, đã bắt đầu phát các bản tin CNAV. Tín hiệu L5 sẽ được thảo luận ở phần sau của chương này trong phần “Hiện đại hóa GPS”. |
Phân đoạn kiểm soát
Phân đoạn điều khiển GPS bao gồm một trạm điều khiển chính (và một trạm điều khiển chính dự phòng), các trạm giám sát, anten mặt đất và các trạm theo dõi từ xa, như trong Hình 29.
| Trạm điều khiển chính | Schriever AFB |
| Trạm điều khiển chính thay thế | Vandenberg AFB |
| Trạm theo dõi lực lượng không quân | Schriever AFB, Mũi Canaveral, Hawaii, Đảo Ascension, Diego Garcia, Kwajalein |
| Các trạm theo dõi từ xa AFSCN | Schriever AFB, Vandenberg AFB, Hawaii, New Hampshire, Greenland, Vương quốc Anh, Diego Garcia, Guam |
| Trạm giám sát NGA | USNO Washington, Alaska, Vương quốc Anh, Ecuador, Argentina, Nam Phi, Bahrain, Hàn Quốc, Úc, New Zealand |
| Anten mặt đất | Mũi Canaveral, Đảo Ascension, Diego Garcia, Kwajalein |
Có 16 trạm giám sát được đặt trên khắp thế giới; sáu từ Không quân Hoa Kỳ và mười từ NGA (Cơ quan Tình báo Không gian Địa lý Quốc gia, cũng thuộc Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ). Các trạm giám sát theo dõi các vệ tinh thông qua các tín hiệu phát sóng của chúng, chứa dữ liệu lịch thiên văn vệ tinh, các tín hiệu khác nhau, dữ liệu đồng hồ và dữ liệu niên giám. Các tín hiệu này được chuyển tới trạm điều khiển chính, nơi các con ephemeride được tính toán lại. Kết quả là thời gian ngắn và hiệu chỉnh thời gian được truyền ngược trở lại vệ tinh thông qua các trạm tải dữ liệu.
Các ăng ten mặt đất được đặt cùng vị trí với các trạm giám sát và được sử dụng bởi Trạm điều khiển chính để liên lạc và điều khiển các vệ tinh GPS. Các trạm theo dõi từ xa của Mạng Điều khiển Vệ tinh Không quân (AFSCN) cung cấp cho Trạm Điều khiển Chính thông tin vệ tinh bổ sung để cải thiện khả năng đo, theo dõi và kiểm soát từ xa.
Hiện đại hóa GPS
GPS đạt Khả năng Hoạt động Hoàn toàn (FOC) vào năm 1995. Năm 2000, một dự án được khởi xướng nhằm hiện đại hóa các phân đoạn không gian và mặt đất của GPS, nhằm tận dụng các công nghệ mới và yêu cầu của người dùng.
Hiện đại hóa phân đoạn không gian bao gồm các tín hiệu mới, cũng như các cải tiến về độ chính xác của đồng hồ nguyên tử, cường độ và độ tin cậy của tín hiệu vệ tinh. Hiện đại hóa phân đoạn điều khiển bao gồm cải thiện mô hình tầng điện ly và tầng đối lưu và độ chính xác trong quỹ đạo, và các trạm giám sát bổ sung. Thiết bị người dùng cũng đã phát triển, để tận dụng không gian và cải tiến phân khúc kiểm soát.
L2C
Các vệ tinh GPS hiện đại hóa (Block IIR-M trở lên) đang truyền một tín hiệu dân sự mới, được chỉ định là L2C, đảm bảo khả năng truy cập của hai mã dân sự. L2C dễ dàng hơn cho phân khúc người dùng theo dõi và nó mang lại độ chính xác điều hướng được cải thiện. Nó cũng cung cấp khả năng đo trực tiếp và loại bỏ lỗi trễ tầng điện ly cho một vệ tinh cụ thể, sử dụng các tín hiệu dân sự trên cả L1 và L2. Tín hiệu L2C dự kiến sẽ có từ 24 vệ tinh vào năm 2018.
L5
Hoa Kỳ đã triển khai tần số GPS dân dụng thứ ba (L5) ở 1176,45 MHz. Các vệ tinh GPS hiện đại hóa (Block II-F trở lên) đang truyền L5.
Các lợi ích của tín hiệu L5 bao gồm việc đáp ứng các yêu cầu đối với các ứng dụng quan trọng về an toàn tính mạng, chẳng hạn như ứng dụng cần thiết cho hàng không dân dụng và cung cấp:
- Cải thiện hiệu chỉnh tầng điện ly.
- Dự phòng tín hiệu.
- Cải thiện độ chính xác của tín hiệu.
- Cải thiện khả năng loại bỏ nhiễu.
Tín hiệu L5 dự kiến sẽ có từ 24 vệ tinh vào năm 2021.
L1C
Tín hiệu GPS dân sự thứ tư, L1C, được lên kế hoạch cho thế hệ vệ tinh GPS tiếp theo, Block III. L1C sẽ tương thích ngược với L1 và sẽ cung cấp khả năng tương tác dân sự cao hơn với Galileo. QZSS của Nhật Bản, IRNSS của Ấn Độ và BeiDou của Trung Quốc cũng có kế hoạch phát sóng L1C, biến nó trở thành tiêu chuẩn trong tương lai cho khả năng tương tác quốc tế.
L1C có một sơ đồ điều chế mới sẽ cải thiện khả năng tiếp nhận GPS ở các thành phố và các môi trường đầy thử thách khác. Dự kiến, các vệ tinh Block III đầu tiên sẽ được phóng vào năm 2016 và sẽ có 24 vệ tinh phát sóng L1C vào năm 2026.
Khác
Ngoài các tín hiệu L1C, L2C và L5 mới, hiện đại hóa vệ tinh GPS bao gồm các tín hiệu quân sự mới.
Hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu GLONASS
GLONASS (Hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu, Nga)
GLONASS được Liên Xô phát triển như một hệ thống thông tin liên lạc quân sự thử nghiệm trong những năm 1970. Khi Chiến tranh Lạnh kết thúc, Liên Xô công nhận rằng GLONASS có các ứng dụng thương mại, thông qua khả năng truyền các chương trình thời tiết, thông tin liên lạc, dẫn đường và dữ liệu trinh sát của hệ thống.
Vệ tinh GLONASS đầu tiên được phóng vào năm 1982 và hệ thống được tuyên bố hoạt động hoàn toàn vào năm 1993. Sau một thời gian mà hiệu suất GLONASS giảm sút, Nga cam kết đưa hệ thống này lên mức tối thiểu cần thiết là 18 vệ tinh đang hoạt động. Hiện tại, GLONASS đã triển khai đầy đủ 24 vệ tinh trong chòm sao.
Vệ tinh GLONASS đã phát triển kể từ khi những vệ tinh đầu tiên được phóng. Thế hệ mới nhất, GLONASS-M, được thể hiện trong Hình 30 đang được chuẩn bị ra mắt.
Thiết kế hệ thống GLONASS
Chòm sao GLONASS cung cấp khả năng hiển thị cho một số vệ tinh khác nhau, tùy thuộc vào vị trí của bạn. Tối thiểu bốn vệ tinh trong tầm nhìn cho phép máy thu GLONASS tính toán vị trí của nó theo ba chiều và đồng bộ hóa với thời gian của hệ thống.
Phân đoạn không gian GLONASS
Phân đoạn không gian GLONASS được tóm tắt trong Bảng 4.
Bảng 4: Chòm sao vệ tinh GLONASS
| Vệ tinh | 24 cộng với 3 phụ tùng |
| Mặt phẳng quỹ đạo | 3 |
| Độ nghiêng quỹ đạo | 64,8 độ |
| Bán kính quỹ đạo | 19,140 km |
Phân đoạn không gian GLONASS bao gồm 24 vệ tinh, trong ba mặt phẳng quỹ đạo, với tám vệ tinh trên mỗi mặt phẳng.
Hình dạng của chòm sao GLONASS lặp lại khoảng tám ngày một lần. Chu kỳ quỹ đạo của mỗi vệ tinh xấp xỉ bằng 8/17 của một ngày cận kề, do đó, sau tám ngày cận kề, vệ tinh GLONASS đã hoàn thành chính xác 17 vòng quay quỹ đạo.
Mỗi mặt phẳng quỹ đạo chứa tám vệ tinh cách đều nhau. Một trong các vệ tinh sẽ ở cùng một điểm trên bầu trời vào cùng một thời điểm cận biên mỗi ngày.
Các vệ tinh được đặt vào quỹ đạo tròn trên danh nghĩa với độ nghiêng mục tiêu là 64,8 độ và bán kính quỹ đạo là 19.140 km, thấp hơn khoảng 1.060 km so với vệ tinh GPS.
Tín hiệu vệ tinh GLONASS nhận dạng vệ tinh và bao gồm:
- Thông tin định vị, vận tốc và gia tốc để tính toán các vị trí vệ tinh.
- Thông tin sức khỏe vệ tinh.
- Chênh lệch thời gian GLONASS từ UTC (SU) [Giờ phối hợp quốc tế Nga].
- Almanac của tất cả các vệ tinh GLONASS khác.
“Trái đất hoàn toàn tròn. . . Tôi chưa bao giờ biết từ ‘tròn’ nghĩa là gì cho đến khi tôi nhìn thấy Trái đất từ không gian. ” Alexei Leonov, phi hành gia Liên Xô, nói về chuyến du hành vũ trụ năm 1985 lịch sử của mình.
Phân đoạn điều khiển GLONASS
Phân đoạn điều khiển GLONASS bao gồm trung tâm điều khiển hệ thống và mạng lưới các trạm theo dõi chỉ huy trên khắp nước Nga. Phân đoạn điều khiển GLONASS, tương tự như phân đoạn của GPS, giám sát tình trạng vệ tinh, xác định các hiệu chỉnh của thiên văn, cũng như hiệu số của đồng hồ vệ tinh đối với thời gian GLONASS và UTC (Giờ phối hợp quốc tế). Hai lần một ngày, nó tải các thông tin chỉnh sửa lên vệ tinh.
Tín hiệu GLONASS
Bảng 5 tóm tắt các tín hiệu GLONASS.
Bảng 5: Đặc điểm tín hiệu GLONASS
| Chỉ định | Tính thường xuyên | Sự mô tả |
| L1 | 1598,0625 – 1609,3125 MHz | L1 được điều chế bởi tín hiệu HP (độ chính xác cao) và SP (độ chính xác tiêu chuẩn). |
| L2 | 1242,9375 – 1251,6875 MHz | L2 được điều chế bởi tín hiệu HP và SP. Mã SP giống với mã được truyền trên L1. |
Mỗi vệ tinh GLONASS truyền trên một tần số L1 và L2 hơi khác nhau, với mã P (mã HP) trên cả L1 và L2, và mã C / A (mã SP), trên L1 (tất cả các vệ tinh) và L2 (hầu hết các vệ tinh ). Các vệ tinh GLONASS truyền cùng một mã ở các tần số khác nhau, một kỹ thuật được gọi là FDMA, để đa truy nhập phân chia theo tần số. Lưu ý rằng đây là một kỹ thuật khác với kỹ thuật được sử dụng bởi GPS.
Tín hiệu GLONASS có cùng phân cực (định hướng của sóng điện từ) như tín hiệu GPS và có cường độ tín hiệu tương đương.
Hệ thống GLONASS dựa trên 24 vệ tinh sử dụng 12 tần số. Các vệ tinh có thể chia sẻ các tần số bằng cách các vệ tinh đối cực truyền trên cùng một tần số. Các vệ tinh đối cực nằm trong cùng một mặt phẳng quỹ đạo nhưng cách nhau 180 độ. Các vệ tinh được ghép nối có thể truyền trên cùng một tần số vì chúng sẽ không bao giờ xuất hiện cùng một lúc trong tầm nhìn của máy thu trên bề mặt Trái đất, như trong Hình 32.
Hiện đại hóa GLONASS
Khi các vệ tinh GLONASS-M hiện tại hết tuổi thọ sử dụng, chúng sẽ được thay thế bằng các vệ tinh GLONASS-K thế hệ tiếp theo. Các vệ tinh mới sẽ cung cấp cho hệ thống GLONASS các tín hiệu GNSS mới.
L3
Khối vệ tinh GLONASS-K đầu tiên (GLONASS-K1) sẽ phát tín hiệu dân dụng mới, được chỉ định là L3, có tâm ở tần số 1202.025 MHz. Không giống như các tín hiệu GLONASS hiện có, L3 dựa trên CDMA sẽ dễ dàng tương tác với GPS và Galileo.
Vệ tinh GLONASS-K1 đầu tiên được phóng vào tháng 2/2011.
L1 và L2 CDMA
Khối thứ hai của vệ tinh GLONASS-K (GLONASS-K2) bổ sung thêm hai tín hiệu dựa trên CDMA được phát ở tần số L1 và L2. Các tín hiệu FDMA L1 và L2 thoát ra cũng sẽ tiếp tục được phát để hỗ trợ các máy thu cũ. Vệ tinh GLONASS-K2 được lên kế hoạch phóng vào năm 2015.
L5
Khối thứ ba của vệ tinh GLONASS-K (GLONASS-KM) sẽ thêm tín hiệu L5 vào hệ thống GLONASS.
Hệ thống vệ tinh dẫn đường BeiDou
Hệ thống vệ tinh dẫn đường BeiDou (Trung Quốc)
Trung Quốc đã bắt đầu triển khai hệ thống GNSS được gọi là Hệ thống vệ tinh dẫn đường BeiDou (BDS). Hệ thống đang được triển khai theo hai giai đoạn: giai đoạn đầu cung cấp vùng phủ sóng trong khu vực, trong khi giai đoạn thứ hai sẽ cung cấp vùng phủ sóng toàn cầu.
Giai đoạn đầu của hệ thống BeiDou chính thức đi vào hoạt động vào tháng 12 năm 2012, cung cấp vùng phủ sóng cho khu vực Châu Á Thái Bình Dương. Phân đoạn không gian BeiDou trong khu vực có năm vệ tinh Quỹ đạo địa tĩnh (GEO), năm vệ tinh Quỹ đạo địa đồng bộ nghiêng (IGSO) và bốn vệ tinh Quỹ đạo Trái đất trung bình (MEO) (tóm tắt trong Bảng 6 ).
Giai đoạn hai của hệ thống BeiDou được lên kế hoạch hoàn thành vào cuối năm 2020 và sẽ cung cấp phạm vi phủ sóng toàn cầu với mức độ phủ sóng khu vực được nâng cao. Phân đoạn không gian sẽ bao gồm một chòm sao của 5 vệ tinh GEO, 3 IGSO và 27 vệ tinh MEO, như trong Bảng 7.
Bảng 6: Chòm sao vệ tinh BeiDou trong khu vực
| Vệ tinh | 5 Địa lý | 5 IGSO | 4 MEO |
| Độ nghiêng quỹ đạo | – | 55 độ | 55 độ |
| Bán kính quỹ đạo | 35,787 km | 35,787 km | 21,528 km |
Bảng 7: Chòm sao vệ tinh BeiDou toàn cầu được quy hoạch
| Vệ tinh | 5 GEO | 3 IGSO | 27 MEO |
| Máy bay quỹ đạo | – | – | 3 |
| Độ nghiêng quỹ đạo | – | 55 độ | 55 độ |
| Bán kính quỹ đạo | 35,787 km | 35,787 km | 21,525 km |
Tín hiệu BeiDou
Các tín hiệu BeiDou, dựa trên công nghệ CDMA, được tóm tắt trong Bảng 8. Ba mức dịch vụ sẽ được cung cấp:
- Dịch vụ công cộng cho mục đích dân dụng và miễn phí cho người sử dụng. Dịch vụ công cộng cung cấp độ chính xác vị trí là 10 mét, độ chính xác vận tốc trong vòng 0,2 mét mỗi giây và độ chính xác về thời gian là 10 nano giây.
- Dịch vụ được cấp phép chỉ có sẵn cho những người dùng đã có đăng ký. Dịch vụ được cấp phép cải thiện độ chính xác của vị trí lên 2 mét. Dịch vụ này cũng cung cấp tin nhắn ngắn hai chiều (120 ký tự Trung Quốc) và cung cấp thông tin về trạng thái hệ thống.
- Dịch vụ quân sự hạn chế, chính xác hơn là dịch vụ công, cũng cung cấp thông tin tình trạng hệ thống và khả năng liên lạc quân sự.
Bảng 8: Đặc điểm tín hiệu BeiDou
| Chỉ định | Tính thường xuyên | Sự mô tả |
| B1 | 1561,098 MHz | B1 cung cấp cả tín hiệu dịch vụ công cộng và tín hiệu dịch vụ hạn chế. |
| B2 | 1207.140 MHz | B2 cung cấp cả tín hiệu dịch vụ công cộng và tín hiệu dịch vụ hạn chế. |
| B3 | 1268,520 MHz | B3 chỉ cung cấp các tín hiệu dịch vụ bị hạn chế. |
Galileo
“Đo lường những gì có thể đo lường được và làm cho những gì có thể đo lường được.” Galilei Galileo, nhà vật lý, toán học, thiên văn học và triết học người Ý.Vào tháng 5 năm 1999, một đoàn thám hiểm leo núi đã mang một máy thu GPS lên đỉnh Everest, cho phép họ đo chính xác độ cao của nó ở 8.850 m (29.035 ft). Chúng tôi nghĩ Galileo sẽ hạnh phúc.
Galileo, hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu theo kế hoạch của châu Âu, sẽ cung cấp dịch vụ định vị toàn cầu có độ chính xác cao và đảm bảo dưới sự kiểm soát của dân sự. Hoa Kỳ và Liên minh Châu Âu đã hợp tác từ năm 2004 để đảm bảo rằng GPS và Galileo tương thích và có thể tương tác ở cấp độ người dùng.
Bằng cách cung cấp tần số kép làm tiêu chuẩn, Galileo sẽ cung cấp độ chính xác định vị trong thời gian thực xuống đến phạm vi mét, trước đây không thể đạt được bởi một hệ thống công khai.
Galileo sẽ đảm bảo tính khả dụng của dịch vụ trong mọi trường hợp, trừ những trường hợp khắc nghiệt nhất và nó sẽ thông báo cho người dùng, trong vòng vài giây, về sự cố của bất kỳ vệ tinh nào. Điều này làm cho nó phù hợp cho các ứng dụng mà an toàn là quan trọng, chẳng hạn như trong vận chuyển đường hàng không và mặt đất.
Vệ tinh Galileo thử nghiệm đầu tiên, một phần của Giường thử nghiệm Hệ thống Galileo (GSTB) được phóng vào tháng 12 năm 2005. Mục đích của vệ tinh thử nghiệm này là mô tả các công nghệ quan trọng của Galileo, đã được phát triển theo hợp đồng của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA). Bốn vệ tinh hoạt động đã được phóng, hai vào tháng 10 năm 2011 và hai vào tháng 10 năm 2012, để xác nhận phân đoạn không gian và mặt đất cơ bản của Galileo. Trong những năm tới, các vệ tinh còn lại sẽ được phóng, với kế hoạch đạt được FOC vào khoảng sau năm 2020.
Thiết kế hệ thống
Phân đoạn không gian Galileo được tóm tắt trong Bảng 9. Khi chòm sao này hoạt động, các tín hiệu điều hướng của Galileo sẽ cung cấp vùng phủ sóng ở tất cả các vĩ độ. Số lượng lớn vệ tinh, cùng với việc tối ưu hóa chòm sao và sự sẵn có của ba vệ tinh dự phòng đang hoạt động, sẽ đảm bảo rằng việc mất một vệ tinh sẽ không ảnh hưởng rõ rệt đến phân khúc người dùng.
Hai Trung tâm Điều khiển Galileo (GCC), đặt tại Châu Âu, điều khiển các vệ tinh Galileo. Dữ liệu được khôi phục bởi một mạng toàn cầu gồm ba mươi Trạm cảm biến Galileo (GSS) sẽ được gửi tới GCC thông qua một mạng truyền thông dự phòng. Các GCC sẽ sử dụng dữ liệu từ các trạm cảm biến để tính toán thông tin toàn vẹn và đồng bộ hóa thời gian vệ tinh với đồng hồ trạm mặt đất. Các trung tâm điều khiển sẽ liên lạc với các vệ tinh thông qua các trạm đường lên, sẽ được lắp đặt trên khắp thế giới.
Galileo sẽ cung cấp chức năng Tìm kiếm và Cứu nạn (SAR) toàn cầu, dựa trên hệ thống Cospas-Sarsat2 có sự hỗ trợ của vệ tinh đang hoạt động. Để làm được điều này, mỗi vệ tinh Galileo sẽ được trang bị một bộ phát đáp sẽ chuyển tín hiệu báo nạn đến Trung tâm Điều phối Cứu hộ (RCC), nơi sẽ bắt đầu chiến dịch cứu hộ. Đồng thời, hệ thống sẽ cung cấp tín hiệu cho người dùng, thông báo rằng tình huống của họ đã được phát hiện và sự trợ giúp đang được tiến hành. Tính năng thứ hai này là mới và được coi là một bản nâng cấp lớn so với các hệ thống hiện có, vốn không cung cấp phản hồi cho người dùng.
Bảng 9: Chòm sao vệ tinh Galileo
| Vệ tinh | 27 phụ tùng hoạt động và ba hoạt động |
| Mặt phẳng quỹ đạo | 3 |
| Độ nghiêng quỹ đạo | 56 độ |
| Bán kính quỹ đạo | 23,222 km |
Tín hiệu Galileo
Bảng 10 cung cấp thêm thông tin về các tín hiệu Galileo.
Bảng 10: Đặc điểm tín hiệu Galileo
| Chỉ định | Tính thường xuyên | Sự mô tả |
| E1A | 1575,42 MHz | Tín hiệu dịch vụ điều tiết công cộng. |
| E1B | 1575,42 MHz | An toàn sinh mạng và tín hiệu dịch vụ mở (dữ liệu). |
| E1C | 1575,42 MHz | An toàn sinh mạng và tín hiệu dịch vụ mở (không có dữ liệu). |
| E5a tôi | 1176,45 MHz | Mở tín hiệu dịch vụ (dữ liệu). |
| E5a Q | 1176,45 MHz | Mở tín hiệu dịch vụ (dataless). |
| E5b I | 1207,14 MHz | An toàn sinh mạng và tín hiệu dịch vụ mở (dữ liệu). |
| E5b Q | 1207,14 MHz | An toàn sinh mạng và tín hiệu dịch vụ mở (không có dữ liệu). |
| AltBOC | 1191,795 MHz | Kết hợp tín hiệu E5a / E5b. |
| E6 A | 1278,75 MHz | Tín hiệu dịch vụ điều tiết công cộng. |
| E6 B | 1278,75 MHz | Tín hiệu dịch vụ thương mại (dữ liệu). |
| E6 C | 1278,75 MHz | Tín hiệu dịch vụ thương mại (dataless). |
Dịch vụ Galileo
Năm dịch vụ Galileo được đề xuất, được tóm tắt trong Bảng 11.
Bảng 11: Dịch vụ Galileo
| Dịch vụ | Sự mô tả |
| Dịch vụ mở miễn phí (OS) | Cung cấp dịch vụ định vị, điều hướng và thời gian chính xác. Nó sẽ có sẵn để sử dụng bởi bất kỳ người nào có bộ thu Galileo. Không cần ủy quyền để truy cập dịch vụ này. |
| Dịch vụ thương mại có độ tin cậy cao (CS) | Các nhà cung cấp dịch vụ có thể cung cấp các dịch vụ giá trị gia tăng mà họ có thể tính phí cho khách hàng cuối cùng. Tín hiệu CS sẽ cung cấp thông lượng dữ liệu cao và dữ liệu được xác thực chính xác liên quan đến các dịch vụ thương mại bổ sung này. |
| Dịch vụ An toàn Sinh mạng (SOL) | Cải tiến trên Dịch vụ mở bằng cách cung cấp cảnh báo kịp thời cho người dùng khi dịch vụ không đáp ứng được độ chính xác nhất định. Dịch vụ đảm bảo sẽ được cung cấp cho dịch vụ này. |
| Dịch vụ công được mã hóa của chính phủ (PRS) | Dịch vụ truy cập hạn chế được mã hóa cao được cung cấp cho các cơ quan chính phủ yêu cầu tín hiệu điều hướng có tính khả dụng cao. |
Hệ thống khác
IRNSS (Hệ thống vệ tinh định vị khu vực Ấn Độ, Ấn Độ)
Ấn Độ đang trong quá trình khởi động hệ thống vệ tinh định vị khu vực của riêng mình để cung cấp vùng phủ sóng cho Ấn Độ và các khu vực xung quanh. Hệ thống IRNSS sẽ bao gồm bảy vệ tinh, ba trong số chúng ở quỹ đạo địa tĩnh và bốn ở quỹ đạo địa không đồng bộ nghiêng.3 Hệ thống sẽ cung cấp độ chính xác vị trí tốt hơn 10 mét trên toàn Ấn Độ và hơn 20 mét đối với khu vực xung quanh Ấn Độ 1500 km .
IRNSS sẽ cung cấp hai dịch vụ. Dịch vụ Định vị Tiêu chuẩn (SPS) khả dụng cho tất cả người dùng và Dịch vụ Hạn chế (RS) chỉ dành cho những người dùng được ủy quyền.
Bảng 12 tóm tắt các tín hiệu IRNSS. Vệ tinh IRNSS đầu tiên được phóng vào tháng 7 năm 2013 và vệ tinh thứ hai được phóng vào tháng 4 năm 2014. Chòm sao đầy đủ của bảy vệ tinh được lên kế hoạch hoàn thành vào năm 2015.
Bảng 12: Đặc điểm tín hiệu IRNSS
| Chỉ định | Tính thường xuyên | Sự mô tả |
| L5 | 1176,45 MHz | L5 sẽ được điều chế với các tín hiệu SPS và RS. |
| S | 2492.028 MHz | S sẽ được điều chế với các tín hiệu SPS và RS. Tín hiệu điều hướng cũng sẽ được truyền trên S. |
QZSS (Hệ thống vệ tinh Quasi-Zenith, Nhật Bản)
QZSS là một hệ thống bốn vệ tinh sẽ cung cấp các dịch vụ liên lạc khu vực và thông tin định vị cho môi trường di động. Một trong bốn vệ tinh đã được phóng vào năm 2010. Trọng tâm của hệ thống này là dành cho khu vực Nhật Bản, nhưng nó sẽ cung cấp dịch vụ cho khu vực Châu Á – Châu Đại Dương.
QZSS sẽ cung cấp độ chính xác hạn chế ở chế độ độc lập, vì vậy nó được xem như một dịch vụ nâng cao GPS. Các vệ tinh QZSS sử dụng cùng tần số với GPS và có đồng hồ được đồng bộ với thời gian GPS. Điều này cho phép các vệ tinh QZSS được sử dụng như thể chúng là các vệ tinh GPS bổ sung. Vệ tinh QZSS cũng phát tín hiệu tương thích SBAS và tín hiệu có độ chính xác cao ở E6.
Ba trong số các vệ tinh QZSS sẽ được đặt trong Quỹ đạo Quasi-Zenith (QSO) tuần hoàn. Những quỹ đạo này sẽ cho phép các vệ tinh “cư trú” trên Nhật Bản hơn 12 giờ một ngày, ở độ cao trên 70 ° (có nghĩa là chúng hầu như xuất hiện ở trên cao hầu hết thời gian).
Trong tương lai, Nhật Bản dự định mở rộng hệ thống QZSS thành hệ thống bảy vệ tinh.
Tóm tắt tín hiệu GNSS
Khi càng có nhiều chòm sao và tín hiệu GNSS, phổ GNSS càng trở nên phức tạp hơn. Hình 36 cho thấy các tín hiệu của bốn hệ thống GNSS toàn cầu.
Đóng nhận xét
Bây giờ bạn đã biết thêm về các hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu, chúng ta sẽ thảo luận về các khái niệm GNSS nâng cao trong các chương sau.
“Bằng sự kiên trì, con ốc sên đã đến được hòm.” Charles Haddon Spurgeon, nhà thuyết giáo người Anh.
