Tần số vệ tinh GNSS là gì? Cách thức hoạt động

Tần số vệ tinh GNSS bao gồm: GPS Hoa Kỳ và các hệ thống tương tự như GLONASS của Nga, BeiDou của Trung Quốc và Galileo của Châu Âu sử dụng các dải tần số khác nhau để cung cấp độ chính xác và đáng tin cậy trong việc xác định vị trí và thời gian trên bề mặt Trái đất. Để hiểu rõ hơn về những thông tin liên quan, mời bạn cùng Việt Thanh Group tìm hiểu chi tiết qua bài viết!

Tần số vệ tinh GNSS là gì?

Tần số vệ tinh GNSS (Global Navigation Satellite System) là các dải tần số được sử dụng bởi các hệ thống định vị toàn cầu, bao gồm GPS (Hoa Kỳ), GLONASS (Nga), BeiDou (Trung Quốc), Galileo (Châu Âu) và các hệ thống GNSS khác. Các tần số này dùng để truyền tải tín hiệu từ các vệ tinh xuống đến đất liền và các thiết bị tiếp nhận GNSS.

Mỗi hệ thống GNSS sử dụng các dải tần số khác nhau, nhưng phổ biến nhất là L1, L2 và L5. Các tần số vệ tinh GNSS cung cấp dữ liệu quan trọng để thiết bị tiếp nhận GNSS xác định vị trí, định hướng và thời gian trong thời gian thực. Đồng thời, các hệ thống GNSS song song hoạt động cùng nhau để cung cấp dịch vụ định vị toàn cầu chính xác và tin cậy trên khắp thế giới.

>>> Bài viết liên quan: Vì sao cần kiểm nghiệm máy GNSS RTK trước khi sử dụng?

Tổng hợp các loại tần số vệ tinh

Hiện nay có nhiều loại tần số vệ tinh khác nhau, trong đó tiêu biểu là:

Tần số vệ tinh GPS (Hoa Kỳ)

Tần số vệ tinh GPS (Hoa Kỳ) bao gồm hai dải tần số chính được sử dụng cho truyền tải tín hiệu từ vệ tinh xuống đến đất liền và các thiết bị tiếp nhận GPS. Cụ thể, các dải tần số này là:

L1 Band (Dải tần số L1): Dải tần số L1 là tần số cơ bản của hệ thống GPS và được sử dụng rộng rãi. Tần số này nằm trong dải 1575.42 MHz (megahertz) và được sử dụng để truyền tín hiệu PRN (Pseudo-Random Noise) và tín hiệu đồng hồ của các vệ tinh GPS.
L2 Band (Dải tần số L2): Dải tần số L2 nằm trong khoảng tần số 1227.60 MHz và được sử dụng để truyền tín hiệu chính xác hơn và chống nhiễu hơn so với dải tần số L1. Tín hiệu L2 thường được sử dụng trong các ứng dụng đo đạc và định vị đòi hỏi độ chính xác cao.

Ngoài các dải tần số chính L1 và L2, hệ thống GPS còn có dải tần số L5 (1176.45 MHz) được sử dụng cho các mục đích đo đạc chính xác và tăng cường tính chính xác của hệ thống.

Tần số vệ tinh Galileo

Tần số vệ tinh Galileo là các dải tần số được sử dụng bởi hệ thống định vị toàn cầu Galileo của Châu Âu. Galileo là một hệ thống định vị độc lập, nhằm cung cấp dịch vụ định vị toàn cầu chính xác và đáng tin cậy cho người dùng trên khắp thế giới. Các dải tần số chính trong hệ thống Galileo là:

E1 Band (Dải tần số E1): Dải tần số E1 là tần số cơ bản của hệ thống Galileo và tương đương với tần số L1 của hệ thống GPS và GLONASS. Tần số E1 nằm trong khoảng 1575.42 MHz và được sử dụng để truyền tải tín hiệu PRS (Public Regulated Service) và tín hiệu đồng hồ của các vệ tinh Galileo.
E5 Band (Dải tần số E5): Dải tần số E5 nằm trong khoảng 1176.45 MHz và được sử dụng để cung cấp tín hiệu chính xác và đáng tin cậy cho các ứng dụng đo đạc và định vị chính xác cao. Tần số E5 thường được sử dụng cùng với tần số E1 để cải thiện độ chính xác và khả năng chống nhiễu của hệ thống.
Tần số E6: 1278,75 MHz Tần số này được sử dụng để truyền tín hiệu E6, đây là tín hiệu dân sự có sẵn cho tất cả người dùng. Tín hiệu E6 dành cho các ứng dụng định thời và điều hướng có độ chính xác cao, đồng thời nó có khả năng chống nhiễu và đa đường tốt hơn.

Galileo là hệ thống GNSS đầu tiên được triển khai và đi vào hoạt động hoàn toàn của một khối kinh tế, là Châu Âu. Với việc sử dụng các dải tần số riêng biệt và phạm vi giới hạn, Galileo có khả năng cung cấp độ chính xác cao và tính đáng tin cậy trong định vị đối với người dùng toàn cầu.

Tần số vệ tinh GLONASS (Nga)

Tần số vệ tinh GLONASS (Global Navigation Satellite System) của Nga bao gồm hai dải tần số chính được sử dụng cho truyền tải tín hiệu từ vệ tinh xuống đến đất liền và các thiết bị tiếp nhận GLONASS. Cụ thể, các dải tần số này là:

L1 Band (Dải tần số L1): Dải tần số L1 là tần số cơ bản của hệ thống GLONASS và được sử dụng rộng rãi. Tần số này nằm trong khoảng 1598.0625 MHz đến 1605.3750 MHz và được sử dụng để truyền tín hiệu PRN (Pseudo-Random Noise) và tín hiệu đồng hồ của các vệ tinh GLONASS.
L2 Band (Dải tần số L2): Dải tần số L2 nằm trong khoảng tần số 1242.9375 MHz đến 1248.6250 MHz và được sử dụng để truyền tín hiệu chính xác hơn và chống nhiễu hơn so với dải tần số L1. Tín hiệu L2 thường được sử dụng trong các ứng dụng đo đạc và định vị đòi hỏi độ chính xác cao.

Tần số vệ tinh GLONASS được thiết kế để hoạt động song song với hệ thống GPS (Global Positioning System) của Hoa Kỳ, đồng thời cung cấp dịch vụ định vị toàn cầu chính xác và tin cậy cho người dùng trên khắp thế giới.

Tần số vệ tinh QZSS

Tần số vệ tinh QZSS (Quasi-Zenith Satellite System) là các dải tần số được sử dụng bởi hệ thống định vị toàn cầu QZSS của Nhật Bản. QZSS là một hệ thống GNSS (Global Navigation Satellite System) bổ sung, nhằm cung cấp dịch vụ định vị toàn cầu chính xác và đáng tin cậy cho khu vực Châu Á – Thái Bình Dương và các vùng xung quanh. Các dải tần số chính trong hệ thống QZSS là:

L1 Band (Dải tần số L1): Dải tần số L1 là tần số cơ bản của hệ thống QZSS và tương đương với tần số L1 của hệ thống GPS, GLONASS, Galileo và BDS. Tần số L1 nằm trong khoảng 1575.42 MHz và được sử dụng để truyền tải tín hiệu PRN (Pseudo-Random Noise) và tín hiệu đồng hồ của các vệ tinh QZSS.
L5 Band (Dải tần số L5): Dải tần số L5 nằm trong khoảng 1176.45 MHz và được sử dụng để cung cấp tín hiệu chính xác và đáng tin cậy cho các ứng dụng đo đạc và định vị chính xác cao. Tần số L5 thường được sử dụng cùng với tần số L1 để cải thiện độ chính xác và khả năng chống nhiễu của hệ thống.

Hệ thống QZSS đang được triển khai và phát triển liên tục bởi Nhật Bản nhằm cung cấp dịch vụ định vị độc lập và hoàn toàn trong khu vực của mình và cũng đóng góp vào việc nâng cao tính chính xác và đáng tin cậy của các hệ thống GNSS trên toàn thế giới.

Tần số vệ tinh BeiDou (Trung Quốc)

Tần số vệ tinh BeiDou là tần số vệ tinh GNSS với các dải tần số được sử dụng bởi hệ thống định vị toàn cầu BeiDou của Trung Quốc. BeiDou (được gọi là BDS, viết tắt của BeiDou Navigation Satellite System) là một hệ thống GNSS (Global Navigation Satellite System) độc lập, nhằm cung cấp dịch vụ định vị toàn cầu chính xác và đáng tin cậy cho người dùng trên khắp thế giới. Các dải tần số chính trong hệ thống BeiDou là:

B1 Band (Dải tần số B1): Dải tần số B1 là tần số cơ bản của hệ thống BeiDou và tương đương với tần số L1 của hệ thống GPS, GLONASS và Galileo. Tần số B1 nằm trong khoảng 1561.098 MHz và được sử dụng để truyền tải tín hiệu PRS (Public Regulated Service) và tín hiệu đồng hồ của các vệ tinh BeiDou.
B2 Band (Dải tần số B2): Dải tần số B2 nằm trong khoảng 1207.140 MHz và được sử dụng để cung cấp tín hiệu chính xác và đáng tin cậy cho các ứng dụng đo đạc và định vị chính xác cao. Tần số B2 thường được sử dụng cùng với tần số B1 để cải thiện độ chính xác và khả năng chống nhiễu của hệ thống.
B3 Band (Dải tần số B3): 1268,52 MHz Tần số này được sử dụng để truyền tín hiệu B3, đây là tín hiệu dân sự có sẵn cho tất cả người dùng. Tín hiệu B3 dành cho các ứng dụng định thời và điều hướng có độ chính xác cao, đồng thời nó có khả năng chống nhiễu và đa đường tốt hơn.

Hệ thống BeiDou đã phát triển và đi vào hoạt động với mục tiêu cung cấp dịch vụ định vị toàn cầu độc lập và hoàn toàn của Trung Quốc, tạo nên sự đa dạng và tích hợp trong các hệ thống GNSS trên toàn thế giới.

Tần số vệ tinh IRNSS

Tần số vệ tinh IRNSS (Indian Regional Navigation Satellite System) là các dải tần số được sử dụng bởi hệ thống định vị toàn cầu IRNSS của Ấn Độ. IRNSS, còn được gọi là NavIC (Navigation with Indian Constellation), là một hệ thống GNSS (Global Navigation Satellite System) do Ấn Độ phát triển, nhằm cung cấp dịch vụ định vị toàn cầu chính xác và đáng tin cậy cho khu vực Ấn Độ và các vùng lân cận.

Các dải tần số chính trong hệ thống IRNSS là:

L5 Band (Dải tần số L5): Dải tần số L5 nằm trong khoảng 1176.45 MHz và được sử dụng để cung cấp tín hiệu chính xác và đáng tin cậy cho các ứng dụng đo đạc và định vị chính xác cao.
S Band (Dải tần số S): Dải tần số S nằm trong khoảng tần số 2492.028 MHz đến 2497.740 MHz và được sử dụng để truyền tải tín hiệu PRS (Public Regulated Service) và tín hiệu đồng hồ của các vệ tinh IRNSS.

IRNSS đã đi vào hoạt động và trở thành hệ thống GNSS thứ 6 trên thế giới. Với việc triển khai các vệ tinh trong khu vực châu Á, IRNSS cung cấp một nguồn độc lập và đáng tin cậy cho việc định vị và định hướng trong khu vực của mình và đóng góp vào tích hợp các hệ thống GNSS khắp thế giới.

Tần số vệ tinh SBAS

Tần số vệ tinh SBAS (Satellite-Based Augmentation System) là các dải tần số được sử dụng bởi các hệ thống định vị cải tiến bằng các vệ tinh để cung cấp các thông tin bổ sung và điều chỉnh cho các hệ thống định vị toàn cầu (GNSS) chính như GPS, GLONASS, Galileo và BeiDou. SBAS nhằm cải thiện độ chính xác và đáng tin cậy của các dịch vụ định vị trong các lĩnh vực như hàng không, hàng hải và đo đạc địa chất.

Các hệ thống SBAS cung cấp dịch vụ định vị toàn cầu ở một hoặc nhiều khu vực địa lý cụ thể. Mỗi khu vực có một hệ thống các vệ tinh đặt trên quỹ đạo, truyền tải tín hiệu với các dải tần số khác nhau. Một số dải tần số SBAS phổ biến bao gồm:

L1 Band (Dải tần số L1): SBAS sử dụng dải tần số L1, tương đương với tần số L1 của GPS và các hệ thống GNSS khác, để truyền tải tín hiệu định vị chính xác.
L5 Band (Dải tần số L5): Dải tần số L5 cũng được SBAS sử dụng để truyền tải tín hiệu chính xác và đáng tin cậy cho các ứng dụng đo đạc và định vị chính xác cao.

Với sự hỗ trợ từ các hệ thống SBAS, các dịch vụ định vị toàn cầu đạt được độ chính xác cao hơn và khả năng hoạt động tốt hơn trong môi trường phức tạp và có nhiễu. Hệ thống SBAS phát triển riêng biệt và do các quốc gia hoặc vùng lãnh thổ quản lý và triển khai. Ví dụ về một hệ thống SBAS là WAAS (Wide Area Augmentation System) của Hoa Kỳ.

Cách thức hoạt động kênh thu GNSS

Các kênh thu GNSS (Global Navigation Satellite System) là các kênh trong thiết bị định vị dùng để nhận tín hiệu từ tần số vệ tinh GNSS và xác định vị trí, định hướng và thời gian của thiết bị. Mỗi kênh thu GNSS được sử dụng để tiếp nhận tín hiệu từ một vệ tinh cụ thể.

Dưới đây là cách thức hoạt động cơ bản của kênh thu GNSS:

Xác định vệ tinh: Thiết bị định vị thông qua kênh thu GNSS sẽ tiến hành quét và xác định các vệ tinh GNSS nhận được trong khu vực xung quanh. Điều này được thực hiện thông qua việc thu thập thông tin tín hiệu từ các vệ tinh và phân tích tín hiệu để xác định các vệ tinh phù hợp cho việc định vị.
Tiếp nhận tín hiệu: Sau khi xác định các vệ tinh tiếp nhận được, kênh thu GNSS sẽ bắt đầu tiếp nhận tín hiệu từ các vệ tinh đó. Mỗi vệ tinh phát ra tín hiệu mang theo thông tin về vị trí của chính nó và thời gian. Kênh thu GNSS sẽ tiếp nhận và giải mã tín hiệu này.
Xử lý tín hiệu: Kênh thu GNSS sẽ tiến hành xử lý tín hiệu nhận được từ các vệ tinh. Quá trình này bao gồm giải mã tín hiệu, phân tích và tính toán thời gian đến từng vệ tinh, cũng như tính toán khoảng cách từ kênh thu GNSS đến các vệ tinh dựa trên thời gian bay của tín hiệu.
Xác định vị trí: Sau khi có đủ thông tin từ ít nhất bốn vệ tinh, kênh thu GNSS xác định vị trí của nó trên bề mặt Trái đất. Quá trình tính toán này được gọi là trilateration, dựa trên nguyên tắc các khoảng cách từ kênh thu GNSS đến các vệ tinh.
Theo dõi và cập nhật: Kênh thu GNSS tiếp tục theo dõi tín hiệu từ các vệ tinh và cập nhật vị trí của nó liên tục. Quá trình này cho phép thiết bị định vị giữ được vị trí chính xác và chính xác theo thời gian.
Tùy thuộc vào loại thiết bị và ứng dụng cụ thể, mỗi kênh thu GNSS được tối ưu hóa để phù hợp với yêu cầu định vị và sử dụng hiệu quả tín hiệu từ các hệ thống GNSS khác nhau như GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou và IRNSS/NavIC.

Máy GNSS RTK nhiều kênh thu có tốt không?

Có, máy GNSS RTK với nhiều kênh thu Tần số vệ tinh GNSS được xem là có lợi vì nó cung cấp nhiều lựa chọn hơn để tiếp nhận tín hiệu từ các vệ tinh GNSS. Mỗi kênh thu GNSS có khả năng tiếp nhận tín hiệu từ một vệ tinh cụ thể và xử lý các thông tin từ vệ tinh đó. Điều này giúp cải thiện độ chính xác và đáng tin cậy của định vị và định hướng.

Máy GNSS RTK với nhiều kênh thu có nhiều lợi ích:

Độ chính xác cao: Với nhiều kênh thu, máy GNSS RTK có khả năng tiếp nhận tín hiệu từ nhiều vệ tinh cùng một lúc. Việc kết hợp thông tin từ nhiều nguồn tăng cường độ chính xác của kết quả định vị.
Khả năng đồng bộ hóa nhanh: Nhiều kênh thu giúp máy GNSS RTK nhanh chóng xác định vị trí và đồng bộ hóa với các vệ tinh, giảm thời gian để có được định vị chính xác.
Ổn định và tin cậy: Dự phòng bằng cách sử dụng nhiều kênh thu giúp máy GNSS RTK duy trì định vị ổn định và tin cậy trong điều kiện môi trường phức tạp và có nhiễu.

Tuy nhiên, số lượng kênh thu không phải lúc nào cũng quyết định đến hiệu quả của máy GNSS RTK. Hiệu suất thực tế còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như chất lượng của thiết bị, độ cao của vị trí, số lượng và vị trí của các vệ tinh trong tầm nhìn, cùng với điều kiện môi trường ngoại vi.

Một số máy GNSS RTK nhiều kênh thu, đáp ứng tất cả các tần số vệ tinh, đa dạng tính năng mà bạn tham khảo các dòng máy GNSS RTK Hi-Target: Hi-Target iRTK4, iRTK5, V500, vRTK… Tất cả sản phẩm này đều được cung cấp chính hãng tại Việt Thanh Group, mời bạn đọc liên hệ để có được mức giá tốt nhất.

Bài viết đã tổng hợp các thông tin liên quan đến tần số vệ tinh GNSS là gì và các vấn đề liên quan. Hy vọng những thông tin trên hữu ích với bạn.