Xe tự hành và thiết bị bay không người lái luôn cần có định vị chính xác và đáng tin cậy trong suốt thời gian vận hành. Đây là vấn đề rất quan trọng, nhất là khi phương tiện di chuyển ở các khu vực thành thị, nơi có các tòa nhà cao tầng có thể chặn tín hiệu từ vệ tinh định vị.
Tiếp nhận tín hiệu là một trong những thách thức công nghệ lớn của thời đại hiện đại. Ngày nay, điều này chủ yếu được coi như là một vấn đề viễn thông. Nếu ai đó phàn nàn rằng điện thoại thông minh của họ ‘mất tín hiệu’, rất có thể họ đang đề cập đến việc mất tín hiệu di động, cũng có thể là do họ ở vùng nông thôn, cách xa các loại máy phát sóng.
Nhưng hiện nay, một vấn đề tiếp nhận tín hiệu mới đang xuất hiện. Nó không ảnh hưởng đến các vùng nông thôn mà ảnh hưởng đến các khu vực đô thị và những nơi có các tòa nhà cao tầng che khuất phần lớn bầu trời. Các loại tín hiệu được đề cập không phải là 4G hay 5G mà là GNSS – các hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu như GPS, Galileo, GLONASS và BeiDou.
Tòa nhà cao tầng có thể gây ra sự thay đổi hiệu suất của GNSS
Tín hiệu GNSS hoạt động tốt nhất trên cơ sở tầm nhìn thẳng. Bất kỳ thiết bị nào sử dụng chúng để tính toán vị trí chính xác đều phải có khả năng trực tiếp hướng đến của ít nhất bốn vệ tinh – và càng nhiều thì càng tốt. Đó có thể trở thành vấn đề ở những khu vực có tầm nhìn lên bầu trời bị thu hẹp. Tín hiệu GNSS chỉ có thể mạnh khi chúng tới được Trái đất, vì vậy chúng thường không thể xuyên qua các tòa nhà. Khi các vệ tinh quay quanh chuyển động liên tục, tín hiệu của chúng liên tục truyền vào và ra khỏi tầm nhìn, điều này gây khó khăn trong việc biết trước GNSS sẽ đáng tin cậy ở đâu và khi nào.
Điều đó thật khó chịu nếu bạn đang ở một thành phố xa lạ và điện thoại thông minh hoặc phương tiện của bạn trong thời gian ngắn có khả năng thu tín hiệu GNSS kém, nhưng đó thường không phải là điều không thể chấp nhận được. Tuy nhiên, đối với thiết bị bay không người lái và xe tự hành, đó lại là một vấn đề khác. Nếu các phương tiện này muốn hoạt động an toàn trên các con đường trong thành phố, chúng sẽ cần biết chính xác mình đang ở đâu vào bất kể lúc nào.
Nhiều vệ tinh hơn nghĩa là hiệu suất định vị tốt hơn
Đó là một thách thức mà các nhà công nghệ GNSS đã nỗ lực giải quyết trong nhiều năm và ngày càng thành công. Trước năm 2011, GNSS đầy đủ chức năng và có sẵn trên thị trường là GPS và hệ thống này chỉ có 24 vệ tinh, nghĩa là khả năng thu tín hiệu ở các khu đô thị thường bị suy giảm, dẫn đến tính khả dụng và hiệu suất kém.
Một bước tiến quan trọng đã đến dưới hình thức bổ sung các hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu. Hệ thống GLONASS được làm mới của Nga đã đi vào hoạt động trên toàn cầu vào năm 2011, sau đó là Galileo của Châu Âu vào năm 2016 và BeiDou của Trung Quốc vào năm 2018.
Các nhà phát triển chipset đã nhanh chóng tung ra các máy thu đa GNSS mới, có khả năng xử lý tín hiệu từ GPS và một hoặc nhiều hệ thống tín hiệu mới này. Với nhiều vệ tinh quay quanh Trái đất hơn, máy thu đa GNSS có cơ hội lớn hơn nhiều để có đường ngắm tới bốn hoặc nhiều vệ tinh hơn – ngay cả trong các khu đô thị có tầm nhìn hạn chế lên bầu trời.
Nhưng mặc dù máy thu GNSS nhiều chòm sao đã cải thiện đáng kể khả năng thu tín hiệu trong môi trường thành thị và ngoại ô, vẫn có những khu vực đôi khi không có đủ vệ tinh để tính toán vị trí chính xác.
RTK tăng độ chính xác, nhưng cần nhiều hơn ở các vị trí bị suy giảm GNSS
Một giải pháp thường được bàn luận là RTK, hay Động học thời gian thực. Các trạm trên mặt đất của nó đo độ trễ cục bộ trong khí quyển của tín hiệu GNSS và truyền các hiệu chỉnh đến máy thu GNSS để giảm thiểu độ trễ, tạo ra giải pháp định vị GNSS với độ chính xác đến từng centimet.
Về mặt định vị chính xác, RTK là một kỹ thuật tăng cường GNSS mạnh mẽ. Nhưng để đạt được độ chính xác đó, nó cũng phải có đường ngắm tới bốn vệ tinh GNSS trở lên. Vì vậy, mặc dù nó hoạt động tốt ở nhiều khu vực nhưng nó không giải quyết được vấn đề về tính khả thi ở môi trường đô thị.
Định vị trong đô thị: biết GNSS ở đâu và khi nào sẽ đáng tin cậy
Máy thu GNSS ngày nay có khả năng điều hướng an toàn và chính xác trong mọi tình huống. Họ được thực hiện trong các phòng thí nghiệm thử nghiệm nâng cao, giúp nhà phát triển và người dùng hiểu biết chi tiết về các điều kiện tín hiệu mà bộ thu có thể hoạt động.
Tuy nhiên, điều mà thử nghiệm trong phòng thí nghiệm không thể thực hiện là xác định chính xác các điểm ở đâu và khi nào các điều kiện đó có khả năng xấu đi đến mức tín hiệu có thể không còn đáng tin cậy nữa. Quan trọng hơn, có lẽ nó không thể hiển thị thời gian và địa điểm mà thiết bị GNSS của bạn có thể dựa vào để đạt được mức độ chính xác và độ chắc chắn cao.
Điều đó sẽ yêu cầu một loại bản đồ nào đó – nhưng do tính chất thay đổi liên tục của các mẫu tín hiệu GNSS, một góc phố có khả năng thu GNSS kém vào lúc 3 giờ chiều có thể có thể điều hướng lại hoàn hảo chỉ 10 phút sau đó. Do đó, một bản đồ tĩnh sẽ không chính xác và gây hiểu lầm. Điều cần thiết là một bản đồ động có khả năng dự báo chính xác các mô hình thay đổi dọc theo các tuyến đường thay thế, giúp phương tiện hoặc người điều khiển phương tiện nhận thức được tình huống để quyết định nên đi theo lộ trình nào.
Hiểu về các kiểu tiếp nhận tín hiệu ở các độ cao khác nhau
Đối với thiết bị bay không người lái (máy bay không người lái), bản đồ như vậy cũng cần phải tính đến độ cao. Máy bay không người lái bay càng cao thì càng có nhiều khả năng có đường ngắm tới bốn vệ tinh trở lên, giúp giảm đáng kể vấn đề mất tín hiệu. Nhưng điều đó có nghĩa là phải đánh đổi về mức tiêu thụ năng lượng và số lượng máy bay không người lái có thể mang theo. Độ cao cao hơn cũng có thể được dành riêng cho những người sử dụng không phận khác, như taxi hàng không và thiết bị bay có người lái.
Trên thực tế, máy bay không người lái dành cho các mục đích như giao hàng và ứng phó khẩn cấp sẽ cần có khả năng cất cánh, bay ở độ cao tương đối thấp và hạ cánh, tất cả đều trong môi trường đô thị – vì vậy việc hiểu và dự đoán các vấn đề tiếp nhận tín hiệu ở các độ cao khác nhau sẽ là điều cần thiết.
Bàn luận về dự báo đảm bảo hiệu suất GNSS
Trong 30 năm qua, Spirent đã giúp các tổ chức trên khắp thế giới thiết kế và thử nghiệm các máy thu GNSS phức tạp nhằm giải quyết hầu hết các vấn đề về độ chính xác và độ tin cậy liên quan đến định vị, dẫn đường và theo thời gian thực dựa trên vệ tinh (PNT).
Khi chúng tôi hướng tới một thế giới nơi các phương tiện thực sự tự chủ, chúng tôi tin rằng việc đảm bảo hiệu suất GNSS trong các khu vực đô thị là một trong những vấn đề lớn cuối cùng mà PNT cần giải quyết. Và đó là một vấn đề, nếu không được giải quyết, có thể chặn đường dẫn đến phê duyệt và chứng nhận theo quy định đối với các phương tiện tự lái trên mặt đất và máy bay không người lái hoạt động ngoài tầm nhìn trực quan.
* Nội dung bài viết được tham khảo từ bài viết gốc của hãng Spirent.
Công ty chúng tôi luôn luôn mong muốn được trở thành đối tác tin cậy và là nhà cung cấp thiết bị, giải pháp hàng đầu cho sự thành thành công của Quý Khách hàng. Mọi thông tin chi tiết Quý Khách vui lòng liên hệ:
Công ty Cổ phần Công nghệ MITAS Hà Nội
Địa chỉ: Tầng 5, tòa nhà C’Land, Số 81 Lê Đức Thọ, Nam Từ Liêm, Hà Nội
Web: https://mitas.vn | ĐT: (+84) 243 8585 111 | Email: sales@mitas.vn
Sự ủng hộ tin yêu của Quý Khách hàng là động lực và tài sản vô giá đối với tập thể công ty chúng tôi. Chúng tôi xin trân trọng cảm ơn./.
