Hệ thống GNSS là hệ thống định vị toàn cầu sử dụng vệ tinh ở ngoài không gian và truyền tín hiệu đến các bộ thu tại Trái Đất. Tuy nhiên, việc đánh giá chất lượng của thiết bị trong môi trường thực tế sẽ gây tiêu tốn thời gian và tiền bạc. Vì vậy, đo kiểm và mô phỏng GNSS chính là giải pháp tối ưu trong việc kiểm tra và thử nghiệm đối với các bộ thu và ghi tín hiệu để đảm bảo thiết bị hoạt động tốt trong điều kiện thế giới thực và tuân thủ các tiêu chuẩn.
1. Giới thiệu về hệ thống định vị toàn cầu GNSS và GPS
1.1. Hệ thống định vị toàn cầu GNSS
GNSS (viết tắt của Global Navigation Satellite System) – nghĩa là Hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu – là tên dùng chung cho tất cả các các hệ thống định vị toàn cầu sử dụng vệ tinh. Hiện nay, trên thế giới có các hệ thống vệ tinh đang ở ngoài không gian và truyền tín hiệu đến các bộ thu tại Trái Đất như:
- GPS của Mỹ
- Galileo của Liên minh châu Âu
- Glonass của Nga
- BeiDou của Trung Quốc
- NavIC (tên hoạt động của IRNSS) của Ấn Độ
- QZSS của Nhật Bản
GPS (tên đầy đủ trong tiếng Anh là Global Positioning System) là hệ thống định vị toàn cầu, xác định vị trí dựa vào hệ thống vệ tinh. GPS được Mỹ xây dựng từ năm 1995, cho tới nay hầu như tất cả các thiết bị di động, và các thiết bị điện tử đã và đang sử dụng hệ thống này nhằm mục đích cá nhân ở một mức độ nhất định.
Thực tế không có sự khác nhau giữa GPS và GNSS. Bởi vì hệ thống vệ tinh GPS của Hoa Kỳ là hệ thống vệ tinh đầu tiên, nên mỗi khi nghĩ về các tín hiệu vệ tinh thường nghĩ ngay đến GPS. Ngày nay, có đến 5 hệ thống vệ tinh (GNSS) được phát triển, và GPS là một trong 5 hệ thống đó.
1.2. Hệ thống GPS bao gồm những thành phần nào?
Hệ thống GPS bao gồm 3 thành phần, và mỗi phần sẽ có mỗi chức năng khác nhau:
- Phần không gian: Đây là thành phần mang tính cốt lõi nhất, phần không gian bao gồm 1 tổ hợp vài chục vệ tinh bay quanh Trái Đất ở những quỹ đạo nhất định ở chiều cao 20.000km, được tính toán để điều chỉnh và phủ sóng toàn bộ mặt đất. Bất cứ điểm nào trên Trái Đất cũng đều có thể “nhìn thấy” tối thiểu 4 vệ tinh.
- Phần điều khiển: Là các trung tâm mặt đất đặt cố định và rải rác khắp thế giới, theo dõi và điều khiển hoạt động của các vệ tinh trên.
- Phần sử dụng: là thiết bị thu nhận và sử dụng tín hiệu GPS có mục đích. Thiết bị này bao gồm phần cứng để thu nhận sóng, phần mềm để giải mã sóng, tính toán, và phần giao diện.
1.3. Nguyên lý hoạt động của GPS
Theo lý thuyết, vị trí của 1 điểm trên mặt đất sẽ tham chiếu so với vị trí của các vệ tinh và trung tâm tín hiệu trung gian trên mặt đất: Khoảng cách này sẽ được đo bằng phương pháp theo công thức như sau:
– Quãng đường = vận tốc x thời gian. (Ở đây vận tốc là vận tốc truyền tín hiệu, thời gian đo bằng đồng hồ nguyên tử có độ chính xác cực cao)
Vì thế, khi nhận tín hiệu từ vệ tinh, thiết bị sẽ tự tính toán ra khoảng cách giữa thiết bị và vệ tinh thông qua phương pháp trên.
2. Mục đích của việc đo kiểm GPS
Với mức độ phổ biến như hiện tại và tiềm năng lớn mạnh hơn nữa trong tương lai của các thiết bị thu GPS, sẽ có những thiết bị thu có khả năng xử lý tín hiệu từ nhiều hệ thống vệ tinh, không chỉ riêng vệ tinh GPS. Ngoài ra độ chính xác của chúng lại ảnh hưởng trực tiếp đến con người và tài sản, thì các yêu cầu đặt ra là cần phải kiểm tra và quản lý chặt chẽ chất lượng của các thiết bị này.
Tuy nhiên trong trường hợp sử dụng tín hiệu GPS thực để kiểm tra các bộ thu là không đảm bảo do nhiều yếu tố ngoại cảnh. Vì một số ứng dụng và thiết bị tích hợp bộ thu GPS sẽ có chức năng và cách làm việc khác nhau. Ví dụ như:
- Thiết bị theo dõi sức khỏe và thể thao / thiết bị đeo tay sẽ cần phải giữ tín hiệu khi di chuyển bị che khuất bởi cây và các tòa nhà cao tầng, đồng thời phải đủ chính xác để các vận động viên biết được tiến trình và tốc độ.
- Điều hướng trong xe hơi cần phải chính xác và thu hồi tín hiệu nhanh chóng sau khi ra khỏi đường hầm.
- Thiết bị IoT sử dụng trong ngành cơ khí chính xác phải cung cấp độ chính xác tuyệt đối đến từng centimet khi được sử dụng.
Với mỗi trường hợp sẽ cần phải tạo ra môi trường tương tự để đánh giá chất lượng của thiết bị. Tuy nhiên để đánh giá trong môi trường thực tế gây tiêu tốn thời gian và tiền bạc. Việc kiểm tra sẽ cần phải lặp lại nhiều lần để đảm bảo bộ thu có được các kết quả tương tự nhau hay không và tùy biến các kịch bản kiểm tra.
Vì vậy cần một giải pháp cung cấp khả năng mô phỏng tín hiệu GPS theo các yêu cầu trong thực tế với độ ổn định cao. Giải pháp có khả năng thử nghiệm kiểm tra xác minh sản phẩm xem thiết bị có hoạt động tốt trong điều kiện thế giới thực và tuân thủ các tiêu chuẩn liên quan – Điều này rất quan trọng vì nó đảm bảo rằng mỗi thiết bị hoạt động tốt trước khi được ra mắt đến người sử dụng. Do đó đo kiểm và mô phỏng đa tín hiệu GPS chính là một giải pháp tối ưu trong việc kiểm tra, thử nghiệm đối với các bộ thu và ghi GPS.
Yêu cầu đặt ra đối với thiết bị đo kiểm:
- Mô phỏng được nhiều tính hiệu vệ tinh khác
- Kiểm tra hiệu suất của các thiết bị thu GPS. Bao gồm:
- Thời gian để sửa chữa lần đầu tiên
- Độ nhạy chuyển đổi
- Theo dõi độ nhạy
- Thời gian tiếp cận
- Độ chính xác của điều hướng tĩnh
- Độ chính xác của điều hướng động
- Nhiễu tần số vô tuyến
- Có tính năng tùy biến kịch bản đo và automation
- Tùy chỉnh bài kiểm tra và báo cáo (mức độ đạt/không đạt của kết quả dựa trên tiêu chuẩn).
3. Thiết bị đo kiểm và mô phỏng tín hiệu GSS7000 – Spirent
Spirent là đơn vị dẫn đầu thị trường mô phỏng tín hiệu GNSS hơn 30 năm qua, Spirent đã phát triển thành công dòng sản phẩm GSS7000 nhằm giải quyết các nhu cầu kể trên.
3.1. Các chức năng chính
- Đa dạng tín hiệu: Thiết bị có khả năng mô phỏng nhiều tín hiệu GNSS như GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou. Các tín hiệu mô phỏng tuân thủ theo báo cáo ICD mới nhất, phù hợp với tín hiệu live-sky.
- GSS7000 – phát tín hiệu trên nhiều băng tần khác nhau bao gồm cả băng tần dân sự và quân sự.
- Độ trung thực của tín hiệu ở mức cao nhất của động lực học và tốc độ lặp lại hệ thống (SIR): Thông số kỹ thuật về độ chính xác tín hiệu của Spirent đạt được trong điều kiện động lực học cao nhất và SIR tối đa là 100Hz. Độ chính xác của RF của GSS7000 trong điều kiện động lực học hiện đang là top 1 so với các sản phẩm cạnh tranh.
- Tín hiệu nhiễu: Cho phép tái tạo chân thực và chính xác các tín hiệu nhiễu trong băng tần trong phòng thí nghiệm. Nó cho phép người dùng tùy chỉnh vị trí bộ phát, quỹ đạo và các mẫu ăng ten, cũng cho phép khách hàng xác định các thông số tín hiệu nhiễu như tần số trung tâm, điều chế tín hiệu và mức công suất.
- GSS7000 hỗ trợ lên đến 4 channel bank trên một chassis: Mỗi channel bank có thể được định cấu hình để tạo ra tối đa 64 kênh thuộc bất kỳ loại tín hiệu nào trong một trong bốn dải tần số. Tổng số kênh trên một chassis lên đến 265 kênh.
- Phần mềm sử dụng trực quan.
- Lựa chọn kịch bản có sẵn.
- Kịch bản hiển thị chi tiết và dễ hiểu.
- Sửa/Thay đổi/Tạo kịch bản theo yêu cầu người dùng.
3.2. Thành phần giải pháp
Phần cứng GSS7000 được kết nối đến Desktop điều khiển thông qua cổng Display port và Remote port. Trên Desktop sử dụng phần mềm Spirent SimREPLAY/SimGEN/SimTEST để tạo bài test và sinh lưu lượng. Từ cổng RF sẽ kết nối đến thiết bị có bộ thu GPS để thực hiện bài đo.
- Sơ đồ đo kiểm:
![]()
- Triển khai giải pháp: Spirent cung cấp khóa đào tạo hướng dẫn sử dụng thiết bị bao gồm 2 ngày đào tạo và 3 ngày hỗ trợ tùy chỉnh. Với hỗ trợ tùy chỉnh 3 ngày: Chuyên gia Spirent sẽ hỗ trợ khách hàng tùy chỉnh kịch bản test phù hợp với các yêu cầu đặt ra giúp khách hàng sẵn sàng đưa thiết bị vào sử dụng mà không gặp bất kỳ vấn đề nào.
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./.
