Sau khi xác định các yêu cầu thử nghiệm, bước tiếp theo là lựa chọn phương pháp thử nghiệm phù hợp nhất. Có hai phương pháp cơ bản: 

1. Thử nghiệm giả mạo tín hiệu GNSS qua không gian (OTA) 

Phương pháp này thực hiện ngoài trời hoặc trong môi trường được che chắn đặc biệt như phòng không phản xạ. Thử nghiệm OTA cho phép kiểm tra toàn bộ hệ thống bao gồm cả ăng-ten và máy thu, rất hữu ích trong các trường hợp đánh giá toàn diện hiệu năng hệ thống. 

2. Thử nghiệm giả mạo tín hiệu GNSS có dây (Conducted) 

Được thực hiện trong phòng thí nghiệm, bằng cách đưa tín hiệu mô phỏng trực tiếp vào đầu vào RF của máy thu qua cáp đồng trục. Phương pháp này giúp kiểm soát dễ dàng các thông số tín hiệu nhưng chỉ giới hạn ở phần cứng đầu vào, không đánh giá được hiệu năng của hệ thống ăng-ten. 

Phương pháp kiểm tra hành vi giả mạo GNSS

Có hai cách tiếp cận chính: 

a. Thử nghiệm giả mạo tín hiệu GNSS với tín hiệu bầu trời thực mô phỏng (simulated live-sky signals)

DUT nhận tín hiệu “bầu trời thực” do trình mô phỏng tạo ra, sau đó được thêm vào tín hiệu giả mạo cũng do trình mô phỏng sinh ra. Phương pháp này có thể được thực hiện theo cả hình thức OTA hoặc có dây. Ưu điểm chính là dễ kiểm soát, đồng bộ hóa giữa tín hiệu thực và giả, từ đó tạo ra các kịch bản thử nghiệm lặp lại và có thể triển khai ở nhiều vị trí địa lý. Ngoài ra, tất cả thử nghiệm đều có thể thực hiện an toàn trong phòng kín.  

b. Thử nghiệm với tín hiệu bầu trời sống thực (authentic live-sky signals)

DUT nhận tín hiệu GNSS trực tiếp từ vệ tinh, trong khi tín hiệu giả mạo được kết hợp thêm vào. Phương pháp này phản ánh thực tế tốt hơn nhưng phức tạp hơn do môi trường thật có thể bị ảnh hưởng bởi nhiễu, đa đường hoặc điều kiện khí quyển. Các mức công suất cần được cân chỉnh chính xác để đảm bảo tín hiệu giả mạo không lấn át hoàn toàn tín hiệu thật, giúp thử nghiệm gần với điều kiện thực tế hơn. Tuy nhiên, nhược điểm lớn là các thử nghiệm không thể lặp lại hoàn toàn vì hình học vệ tinh thay đổi liên tục — ví dụ, với chu kỳ quỹ đạo của GPS là gần 12 giờ, có thể phải chờ đến 24 giờ để có điều kiện tương tự. 

Việc tiến hành thử nghiệm tại nhiều địa điểm và trong các môi trường khác nhau cũng trở nên rất khó khăn, thậm chí không thực tế trong một số trường hợp. 

Lựa chọn trình mô phỏng tín hiệu GNSS 

Khi lựa chọn một trình mô phỏng chòm sao tần số vô tuyến (RFCS) để kiểm tra lỗ hổng, một số yếu tố quan trọng cần được xem xét: 

1. Độ chính xác của tín hiệu 

Máy phát tín hiệu cần có độ chính xác cao hơn ít nhất một cấp độ so với thiết bị được thử nghiệm (DUT), nếu không có thể làm lu mờ hoặc che khuất các đặc điểm hiệu suất thực sự của DUT. Để đảm bảo tín hiệu đầu vào không chứa các hiện tượng sai lệch, các thông số kỹ thuật sau phải được tối ưu hóa: 

• Độ trung thực của tín hiệu: Tín hiệu RF đầu ra phải thể hiện chính xác các cấu hình đã định trong kịch bản mô phỏng. 

• Độ tinh khiết phổ tần: Phải loại bỏ được các tín hiệu ngoài ý muốn như sóng hài, tạp âm, và các sản phẩm không mong muốn phát sinh trong quá trình tạo tín hiệu GNSS, đồng thời đảm bảo cách ly tốt giữa các tín hiệu ở tần số khác nhau. 

• Nền nhiễu thấp: Nhiễu tạo ra từ RFCS cần được giữ ở mức tối thiểu — ít nhất là thấp hơn một cấp độ so với DUT — để mô phỏng điều kiện “bầu trời thật” một cách trung thực nhất. 

• Tỷ lệ nhiễu trên tín hiệu (J/S) cao: Khi thử nghiệm kết hợp cả tín hiệu giả mạo và nhiễu, RFCS phải hỗ trợ khả năng điều chỉnh tỷ lệ J/S (thường đo bằng dB). Ví dụ, -130 dBm là mức tham chiếu cho tín hiệu mã C/A tại tần số L1 theo tài liệu ICD. J/S là thông số quan trọng để đánh giá khả năng hoạt động của DUT khi bị can thiệp, và RFCS phải có khả năng đạt mức J/S tối đa mà vẫn giữ được sàn nhiễu thấp. 

2. Tín hiệu chính xác và mô hình lỗi chân thực 

Các tín hiệu GNSS danh nghĩa được tạo ra phải mô phỏng trung thực tín hiệu từ bầu trời thực theo định nghĩa của các tài liệu ICD tương ứng. Đồng thời, trình mô phỏng cần tạo được các tín hiệu giả mạo và mô phỏng chính xác các lỗi có thể gặp phải, như: 

• Sai số do đa đường 

• Nhiễu do khí quyển 

• Các lỗi tiềm tàng trong tín hiệu không gian (SIS) 

Việc triển khai chính xác các ICD và mô hình lỗi yêu cầu chuyên môn kỹ thuật sâu. Do đó, việc đầu tư vào một hệ thống thử nghiệm được hiệu chuẩn theo tiêu chuẩn ngành và đã được các tổ chức chuyên môn kiểm chứng là cực kỳ quan trọng. 

3. Khả năng mở rộng kịch bản thử nghiệm 

Để đảm bảo hệ thống thử nghiệm luôn bắt kịp các yêu cầu trong tương lai, RFCS cần có tính linh hoạt cao. Ví dụ: 

• Bổ sung các công cụ giả mạo và giám sát tiên tiến 

• Tích hợp mô phỏng đa đường phù hợp với môi trường thực tế của DUT 

• Hỗ trợ đầu vào chuyển động từ xa (cho các cấu hình thử nghiệm Hardware-in-the-Loop – HIL) 

• Kết hợp tín hiệu RF GNSS với cảm biến quán tính mô phỏng, hỗ trợ thử nghiệm các hệ thống định vị GNSS/INS tích hợp. 

4. Hỗ trợ tự động hóa 

Nếu thử nghiệm lỗ hổng trở thành một phần thường xuyên trong quy trình vận hành, RFCS cần có khả năng tích hợp với các công cụ điều khiển tự động – thông qua API công khai hoặc hệ thống điều khiển nội bộ. Việc tự động hóa quy trình thử nghiệm không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn tối ưu hóa giá trị đầu tư ban đầu vào thiết bị RFCS. 

Cấu hình thiết bị thử nghiệm cơ bản 

Một hệ thống thử nghiệm tiêu chuẩn để đánh giá khả năng chống chịu trước các cuộc tấn công giả mạo tín hiệu GNSS thường bao gồm các thành phần sau: 

• Bộ mô phỏng chòm sao GNSS RF (RFCS) 

• Cáp hoặc bộ chuyển đổi được hiệu chuẩn, dùng để kết nối RFCS với ăng-ten của thiết bị cần kiểm tra (DUT) 

• Ăng-ten hoặc bộ thu/phát (Tx/Rx) đang được thử nghiệm 

• Thiết bị giám sát, dùng để thu thập và phân tích dữ liệu. Việc này thường được thực hiện thông qua giao diện điều khiển của bộ thu hoặc các công cụ tùy chỉnh/thuộc bên thứ ba có thể truy xuất và xử lý dữ liệu đầu ra từ DUT 

Trong một số cấu hình, RFCS có thể được thay thế bằng Hệ thống ghi và phát lại RF (RPS). RPS cho phép ghi lại cả tín hiệu GNSS thực tế và tín hiệu giả mạo trong các thử nghiệm thực địa (live-sky) hoặc trong môi trường phòng thử nghiệm kín. Bản ghi này sau đó có thể được phát lại trong phòng lab, giúp tái hiện chính xác môi trường tín hiệu mà không cần tạo mới tín hiệu theo thời gian thực. 

Lưu ý: Hệ thống RPS cần có dải động đủ rộng để thu và tái tạo chính xác cả tín hiệu thật lẫn tín hiệu giả mạo, đồng thời đảm bảo thể hiện trung thực tỷ lệ công suất giữa hai loại tín hiệu như tại thời điểm ghi ban đầu. 

Xây dựng kịch bản thử nghiệm phù hợp 

Để có kết quả đáng tin cậy, máy thu và hệ thống GNSS cần được kiểm tra với các kịch bản mô phỏng gần giống thực tế nhất có thể – đặc biệt là các điều kiện giả mạo và đo lường có khả năng xảy ra ngoài thực địa. Kết quả phản hồi từ thiết bị sẽ cho biết loại biện pháp giảm thiểu nào cần được triển khai để đảm bảo thiết bị hoạt động chính xác trong môi trường thật. 

Việc thử nghiệm nên bao phủ nhiều tình huống khác nhau, để giảm thiểu rủi ro từ các tình huống không lường trước. Cần tính đến cả yếu tố tĩnh và động trong từng kịch bản cụ thể. Ví dụ: 

• Trong một cuộc tấn công đo lường, kẻ giả mạo thường ở vị trí cố định, trong khi DUT có thể đang di chuyển (ví dụ: xe rời khỏi đường hầm). 

• Ở chiều ngược lại, một thiết bị thu thời gian tại trung tâm dữ liệu có thể là tĩnh, còn thiết bị giả mạo lại nằm trên phương tiện di động. 

Ví dụ thử nghiệm: Máy thu dễ bị tấn công meaconing 

Kịch bản thực tế: 

Một tình huống meaconing nổi bật từng được ghi nhận vào năm 2010 tại sân bay Hannover, Đức, khi một thiết bị lặp GPS được lắp đặt để kiểm tra hệ thống điện tử hàng không của máy bay trong nhà chứa gần đường băng. 

Khi thiết bị lặp hoạt động và cửa nhà chứa mở, các máy bay gần khu vực này gặp trục trặc với thiết bị định vị GPS. Một số phi công báo cáo rằng vị trí hiển thị của máy bay đã bị lệch sang đúng vị trí nhà chứa – nơi phát lại tín hiệu GPS bị lặp. 

Đây là một kịch bản giả mạo đơn giản nhưng có thể dùng để kiểm tra hiệu suất của bộ thu GNSS cũng như bất kỳ phần cứng nào phụ thuộc vào dữ liệu định vị hoặc thời gian chính xác do máy thu cung cấp. Dù cơ bản, kịch bản này rất hữu ích làm điểm xuất phát cho các thử nghiệm đánh giá tác động của tấn công giả mạo GNSS. 

Bài kiểm tra đo lường điều gì? 

Mục tiêu của bài kiểm tra là đánh giá: 

• Mức độ dễ bị ảnh hưởng (vulnerability) của máy thu trước một cuộc tấn công giả mạo 

• Khả năng phục hồi (resilience), tức là khả năng tự động khôi phục về vị trí chính xác sau khi tín hiệu giả mạo ngừng phát 

Trong kịch bản cụ thể, nguồn tín hiệu giả mạo sẽ được tắt vào phút thứ 40:00. Khi đó, ta sẽ theo dõi khả năng DUT quay trở lại vị trí chính xác ban đầu. 

Phương pháp thực hiện thử nghiệm 

Kịch bản này sử dụng tín hiệu GNSS bầu trời trực tiếp được mô phỏng. Nó cũng có thể được điều chỉnh để hoạt động với tín hiệu thực, khi có thêm hệ thống đồng bộ thích hợp. 

Quy trình: 

1. DUT được kết nối với bộ mô phỏng RFCS. 

1. RFCS phát một tổ hợp gồm: 

1. Tín hiệu GNSS mô phỏng bầu trời thực tế 

1. Tín hiệu giả mạo được phát từ một vị trí lệch 50 mét về phía đông 

1. Công suất của nguồn giả mạo được tăng dần theo từng mức để xác định ngưỡng chịu đựng của DUT đối với tín hiệu giả mạo.
   (Lưu ý: Trong thực tế, tín hiệu meaconing thường được phát ở công suất cố định.) 

Ghi chú: Spirent sử dụng khái niệm phương tiện (vehicle) để chỉ cả nguồn tín hiệu thực và giả mạo, vì cả hai đều có thể được mô phỏng dưới dạng tĩnh hoặc động. 

Thiết bị cần thiết 

• Bộ mô phỏng GNSS RF Spirent (GSS7000 hoặc PNT X) 

• Tùy chọn cấp phép 1RF, n-phương tiện 

• Tùy chọn cấp phép đa chòm sao (áp dụng cho các kịch bản giả mạo dữ liệu dẫn đường) 
• Thiết bị thu GNSS đang được kiểm tra (DUT)

Tham khảo thông số chính Thiết bị mô phỏng định vị GNSS – Spirent GSS 7000

MITAS và Spirent – Đối tác tin cậy trong kiểm thử lỗ hổng PNT 

Với hơn 30 năm kinh nghiệm trong phát triển và triển khai các giải pháp kiểm thử GNSS và quán tính, Spirent có thể hỗ trợ toàn diện trong việc đánh giá và kiểm tra các lỗ hổng của hệ thống PNT (Positioning, Navigation, and Timing). 

Chúng tôi không ngừng nâng cấp cả phần cứng lẫn phần mềm để đáp ứng nhu cầu kiểm thử ngày càng khắt khe từ các tổ chức hàng đầu trong lĩnh vực quân sự, chính phủ, không gian và công nghiệp. 

Tín hiệu GNSS do Spirent tạo ra được xây dựng hoàn toàn từ nguyên lý đầu tiên, dựa trên các ICD (Interface Control Document) mới nhất. Chúng tôi sử dụng phần cứng và phần mềm chuyên dụng do chính Spirent phát triển nội bộ, nhằm đảm bảo khả năng hỗ trợ lâu dài, dễ dàng bảo trì và cập nhật. 

Các mô hình toán học của Spirent đã được chứng minh hiệu quả và tối ưu hóa trong hơn ba thập kỷ, thông qua hợp tác chặt chẽ với các chuyên gia đầu ngành GNSS. Nhờ đó, tín hiệu GNSS mô phỏng đạt độ trung thực cao, phản ánh chính xác các đặc điểm tín hiệu, sai số, cũng như hành vi thực tế của bộ thu – đảm bảo kết quả kiểm thử có độ tin cậy cao và sát với thực tế vận hành. 

Chia sẻ

Chia sẻ

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./.

Chia sẻ

Chia sẻ

PNT là gì? Nó khác với GNSS như thế nào?

PNT là viết tắt của định vị (Positioning), điều hướng (Navigation) và thời gian thực (Timing), và là thuật ngữ dùng để mô tả bất kỳ công nghệ, dịch vụ hoặc hệ thống nào được thiết kế để hỗ trợ khả năng định vị, điều hướng và theo thời gian thực trong phạm vi đầy đủ các ứng dụng liên quan.

Do đó, GNSS là một ví dụ kinh điển của dịch vụ PNT. Tuy nhiên, GNSS hay GPS không phải là dịch vụ duy nhất hỗ trợ định vị, điều hướng và theo thời gian thực chính xác. Trong nhiều hệ thống PNT ngày nay, máy thu tín hiệu GNSS chỉ là một trong một loạt các cảm biến và dịch vụ cùng nhau cho phép định vị rõ ràng, chính xác, mạnh mẽ và linh hoạt theo yêu cầu của các thiết bị như phương tiện tự hành.

Tích hợp thiết bị mô phỏng định vị GNSS của Spirent với phần mềm LabVIEW của NI

Trong môi trường R&D và thử nghiệm đồng mô phỏng, việc tích hợp thiết bị và khả năng tương tác của các hệ thống liên quan là rất quan trọng. Để hỗ trợ cả hai yếu tố, thiết bị mô phỏng định vị GNSS của Spirent cung cấp API mở, giàu tính năng cho phép người dùng định cấu hình và điều khiển trình mô phỏng từ xa từ máy tính bên ngoài. API như SimREMOTE cho phép Spirent cung cấp cho khách hàng các giải pháp giao diện mở với các nhà cung cấp môi trường thử nghiệm thành công khác, chẳng hạn như NI, cho phép người dùng tích hợp liền mạch các nền tảng để thử nghiệm khí động học.

Sự hợp tác này giữa NI và Spirent quy tụ hai tên tuổi hàng đầu thế giới trong lĩnh vực xác thực và thử nghiệm các hệ thống phức tạp. PNT cung cấp nền tảng cho mọi chuyển động – sự am hiểu chung về định vị, điều hướng và thời gian thực là rất quan trọng đối với hoạt động lái tự động và truyền thông tin trên phương tiện tự hành.

SimREMOTE API dành cho phần mềm kỹ thuật hệ thống LabVIEW là gì?

SimREMOTE API của Spirent dành cho LabVIEW là một tập hợp các chức năng cho phép điều khiển các thiết bị mô phỏng định vị GNSS của Spirent từ môi trường ngôn ngữ lập trình LabVIEW của NI. Người dùng có thể tạo các ứng dụng điều khiển của riêng mình được hỗ trợ thông qua bảng điều khiển thân thiện với người sử dụng.

Để đạt được điều này, kết nối ethernet với thiết bị mô phỏng định vị GNSS của Spirent được thiết lập từ LabVIEW và các lệnh điều khiển được gửi qua giao diện SimREMOTE. Các khả năng cũng bao gồm cấu hình và kiểm soát thời gian thực các kịch bản PNT cũng như phân phối quỹ đạo dựa trên dữ liệu chuyển động của phương tiện từ xa. SimREMOTE API của Spirent cho LabVIEW sẽ liên tục được phát triển và các khả năng được mở rộng để giúp người dùng luôn dẫn đầu trong thử nghiệm PNT.

SimREMOTE API dành cho LabVIEW có thể làm được gì trong một thiết lập thông thường?

Người dùng chỉ cần kết nối máy chủ LabVIEW và bộ mô phỏng tín hiệu GNSS của Spirent với cùng một mạng cục bộ và thông số kỹ thuật của IP bộ mô phỏng GNSS để thiết lập một cách dễ dàng. Sau khi kết nối được thiết lập, người dùng có thể thực hiện các công việc sau:

• Tải và lưu các kịch bản trong thiết bị mô phỏng tín hiệu GNSS
• Chạy và dừng mô phỏng
• Chuyển động của phương tiện theo thời gian thực cho các ứng dụng HIL
• Kiểm soát mức công suất của tín hiệu GNSS được mô phỏng trong khi kịch bản đang chạy
• Cấu hình và thiết lập các thuộc tính và tín hiệu ăng-ten
• Tải các tập tin niên giám cho các chòm sao khác nhau trong một kịch bản
• Tải các tập tin chuyển động của người dùng hoặc lệnh của người dùng, chứa các lệnh điều khiển và chuyển động của phương tiện có timestamp tương ứng
• Yêu cầu thông tin về phương tiện và tín hiệu từ bộ mô phỏng GNSS

Để hỗ trợ các giai đoạn ban đầu, quá trình thiết lập bao gồm một số ví dụ nhằm trợ giúp và hướng dẫn các nhà phát triển cũng như người thử nghiệm. Những ví dụ này bao gồm điều khiển cơ bản đối với bộ mô phỏng tín hiệu GNSS của Spirent, sửa đổi kịch bản, kiểm soát mức công suất của tất cả các phương tiện vệ tinh trong tầm nhìn và đưa ra quỹ đạo của phương tiện từ xa trong thời gian thực.

Giải pháp này hỗ trợ các thông báo TCP/IP và UDP và có thể dễ dàng mở rộng sang các giao thức khác. Hơn nữa, việc triển khai phần mềm tham chiếu giúp giảm thiểu sự trùng lặp dữ liệu trong mạng cục bộ, cung cấp khả năng xử lý lỗi tham chiếu an toàn và tạo các tham chiếu loại trừ lẫn nhau.

SimREMOTE cho phép tích hợp liền mạch

SimREMOTE API của Spirent tích hợp cho LabVIEW thể hiện sự thành công nối tiếp của sự gắn kết và hợp tác liên tục giữa NI và Spirent trong việc cung cấp các giải pháp kiểm tra thực tế, chính xác và đáng tin cậy theo nhu cầu của thị trường và tạo điều kiện phát triển cho thế hệ công nghệ tiếp theo trong tương lai.

* 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./.

Chia sẻ

Chia sẻ

Trong tháng 11 năm 2023 vừa qua, MITAS đã cùng hãng đối tác Spirent đồng tổ chức thành công chuỗi hội thảo chuyên đề “Giới thiệu giải pháp mô phỏng tín hiệu GNSS” tại văn phòng MITAS nhằm mục đích giới thiệu, cập nhật những sản phẩm và công nghệ mới nhất của hãng. Hội thảo có sự tham dự của các khách hàng đến từ nhiều lĩnh vực khác nhau như an ninh, hàng không vũ trụ, giáo dục…

Hiện nay, Spirent là nhà cung cấp hàng đầu thế giới về các giải pháp và dịch vụ đo kiểm, thử nghiệm, phân tích, bảo mật, an toàn thông tin đảm bảo khả năng và hiệu suất hoạt động của hệ thống mạng, thành phần thiết bị mạng và dịch vụ mạng, phục vụ khách hàng tại hơn 50 quốc gia trên toàn cầu.

Các sản phẩm của Spirent tập trung trong các lĩnh vực như: Dịch vụ bảo đảm & phân tích; Xác thực cơ sở hạ tầng đám mây; Thiết bị mạng hiệu suất tốc và độ cao; An ninh mạng; Định vị, điều hướng và đồng bộ thời gian; Dịch vụ tối ưu hiệu suất nâng trải nghiệm thiết bị không dây.

Đến với hội thảo chuyên đề lần này, các chuyên gia kỹ thuật của hãng Spirent đã trình bày về sản phẩm và giải pháp phù hợp với lĩnh vực hoạt động của các khách hàng nhằm mang đến những thông tin thiết thực nhất đối với từng đối tượng khách hàng và những bài toán cụ thể mà họ đặt ra.

MITAS xin trân trọng cảm ơn các Quý khách hàng đã tham dự và góp phần làm nên sự thành công của chuỗi hội thảo vừa qua. Chúng tôi hy vọng sẽ tiếp tục nhận được sự ủng hộ, theo dõi và cùng đồng hành của Quý vị trong các sự kiện tiếp theo trong tương lai.

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./.

Chia sẻ

Chia sẻ

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./.

Chia sẻ

Chia sẻ