Hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu GLONASS của Nga là một trong các hệ thống định vị được sử dụng phổ biến nhất hiện nay. Vậy bạn đã biết gì về hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu này? Hãy cùng tìm hiểu trong bài viết dưới đây!
Nội dung chính
Khái quát chung về GLONASS
– Hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu GLONASS của Nga
GLONASS có tên tiếng anh là Global Navigation Satellite System, là một hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu (GNSS) do Nga phát triển và vận hành. Hệ thống này cung cấp các dịch vụ định vị, điều hướng và thời gian đáng tin cậy, sẵn có và miễn phí cho mọi người dùng trên toàn thế giới.
Các máy thu tín hiệu GNSS có khả năng thu thập tín hiệu từ hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu GLONASS và tính toán vị trí của chúng dựa trên phép đo tam giác. GLONASS là một giải pháp thay thế và bổ sung có các hệ thống GNSS khác, chẳng hạn như Hệ thống định vị toàn cầu GPS của Mỹ, Hệ thống định vị vệ tinh BeiDou của Trung Quốc hay hệ thống định vị vệ tinh Galileo của Liên minh Châu Âu (EU).
Tính đến nay, hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu GLONASS đã phát triển qua 5 phiên bản khác nhau, cụ thể:
- GLONASS: Phóng vệ tinh vào năm 1982, phục vụ đo vận tốc, thời gian, định vị ở mọi nơi trên thế giới hoặc không gian ở gần Trái Đất, sử dụng dành cho quân đội hoặc các tổ chức chính thức.
- GLONASS-M: Năm 2003 ra mắt, bổ sung mã dân sự thứ hai, nhờ đó các nhà khảo sát thu tín hiệu vệ tinh và ứng dụng cho đo vẽ bản đồ.
- GLONASS-k: Bổ sung thêm tần số dân dụng thứ ba và có 3 loại nhỏ là k, k1 và k2.
- GLONASS-K2: Ra mắt sau 2015.
- GLONASS-KM: Hiện đang nghiên cứu, dự kiến ra mắt sau 2025.
Hình 1. Các phiên bản của hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu GLONASS.
– Lịch sử hình thành hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu GLONASS của Nga
Vào năm 1967, vệ tinh đầu tiên của Nga được phóng lên quỹ đạo. Đây là sự khởi đầu của hệ thống định vị với quỹ đạo thấp đầu tiên và được gọi là “Cicada”. Ban đầu, hệ thống này bao gồm 4 vệ tinh được đặt trên quỹ đạo tròn ở độ cao 1000km, nghiêng 83 độ và có thể cung cấp dữ liệu định vị trong giới hạn vài trăm mét. Tuy nhiên, yêu cầu đối với định vị và điều hướng không gian ngày càng gia tăng, vì vậy các hệ thống quỹ đạo thập không thể đáp ứng được đầy đủ các yêu cầu của người dùng.
Các chuyến bay thử nghiệm của hệ thống định vị vệ tinh ở độ cao lớn (20000km), được gọi là GLONASS đã được bắt đầu vào ngày 12 tháng 10 năm 1982 với việc phóng Kosmos-1413, Kosmos-1414 và Kosmos-1415.
Sau khi Liên Xô tan rã vào năm 1991, hệ thống này được tiếp tục phát triển và vận hành bởi Liên bang Nga. Hệ thống chính thức tuyên bố hoạt động vào năm 1993 và đưa 24 vệ tinh hoạt động về trạng thái tối ưu vào năm 1995.
Sau khi hoàn thành, hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu GLONASS của Nga rơi vào tình trạng hư hỏng với sự sụp đổ của nền kinh tế Nga và việc giảm tài trợ trong lĩnh vực hạ tầng không gian. Vào đầu những năm 2000, dưới thời tổng thống của Vladimir Putin, việc khôi phục hệ thống được chính phủ ưu tiên hàng đầu và kinh phí đã được tăng lên đáng kể.
Quá trình hiện đại hóa GLONASS bắt đầu với việc phóng vệ tinh thế hệ thứ hai, được gọi là GLONASS-M, vào năm 2003. Thế hệ vệ tinh tiếp theo, GLONASS-K, có tuổi thọ 10 năm và lần đầu tiên bao gồm phân chia tín hiệu đa truy cập (CDMA) ngoài các tín hiệu FDMA cũ.
Vào tháng 5 năm 2007, Tổng thống Nga Vladimir Putin đã ký một sắc lệnh về hệ thống định vị GLONASS để cung cấp dịch vụ miễn phí cho khách hàng: “Quyền truy cập tín hiệu điều hướng dân sự của hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu GLONASS được cung cấp cho người tiêu dùng Nga và nước ngoài miễn phí và không có giới hạn”.
Cấu trúc của hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu GLONASS
– Phân đoạn của hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu GLONASS
- Phân đoạn không gian:
Phân đoạn Không gian GLONASS bao gồm 24 vệ tinh trong ba mặt phẳng quỹ đạo có các mức tăng dần cách nhau 120 độ. Trong đó, 8 vệ tinh được đặt cách đều nhau trong mỗi mặt phẳng với đối số dịch chuyển theo vĩ độ là 45 độ. Các vệ tinh hoạt động trên quỹ đạo tròn ở độ cao 19100 km, nghiêng 64,8 độ và mỗi vệ tinh hoàn thành quỹ đạo trong khoảng 11 giờ 15 phút. Khoảng cách của các vệ tinh cho phép cung cấp vùng phủ sóng liên tục và toàn cầu của bề mặt trái đất và không gian gần trái đất.
Các chức năng chính của phân đoạn không gian là truyền tín hiệu điều hướng vô tuyến, lưu trữ và truyền lại thông báo điều hướng được gửi bởi phân đoạn mặt đất.
- Phân đoạn mặt đất:
Phân đoạn mặt đất GLONASS (còn được gọi là Phân đoạn điều khiển hoặc Hệ thống điều khiển hoạt động) chịu trách nhiệm vận hành đúng cách hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu GLONASS.
Phân đoạn mặt đất bao gồm Trung tâm điều khiển hệ thống và mạng lưới các Trạm chỉ huy và theo dõi được đặt trên toàn lãnh thổ Nga. Phân đoạn mặt đất cung cấp khả năng giám sát trạng thái chòm sao GLONASS, hiệu chỉnh các tham số quỹ đạo và tải lên dữ liệu điều hướng.
Cụ thể, phân đoạn mặt đất bao gồm:
+ 1 Trung tâm điều khiển hệ thống (SSC)
+ 5 Trung tâm chỉ huy và theo dõi từ xa (TT&C)
+ Đồng hồ trung tâm
+ 3 Trạm tải lên (UL)
+ 2 Trạm đo khoảng cách tia laser vệ tinh (SLR)
+ 4 Trạm Giám sát và Đo lường (MS)
Hơn nữa, việc đồng bộ hóa tất cả các quy trình trong hệ thống GLONASS là rất quan trọng đối với khả năng hoạt động phù hợp của nó. Bộ đồng bộ hóa trung tâm là đồng hồ nguyên tử hidro có độ chính xác cao tạo thành thang thời gian của hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu GLONASS.
- Phân đoạn người dùng:
Phân đoạn người dùng GLONASS bao gồm bộ thu/bộ xử lý vô tuyến băng tần L và ăng-ten nhận tín hiệu điều hướng GLONASS, xác định khoảng cách giả (và các thiết bị quan sát khác) và giải các phương trình điều hướng để có được tọa độ của chúng và cung cấp thời gian rất chính xác.
– Cấu trúc tín hiệu của GLONASS
Hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu GLONASS truyền tín hiệu vô tuyến trên 3 dải tần số G1, G2 và G3. Tham khảo thêm: Tần số vệ tinh là gì? Tín hiệu vệ tinh được truyền trên những tần số nào?>>>
Hình 2. GLONASS truyền tín hiệu trên 3 dải tần số G1, G2 và G3.
Ngoài ra, GLONASS sử dụng phương pháp truy cập đa tần (FDMA) thay vì CDMA được trên các hệ thống GNSS khác như GPS hoặc GALILEO. Mỗi vệ tinh truyền tín hiệu điều hướng trên tần số sóng mang riêng của nó, và để hai vệ tinh của GLONASS có thể truyền tín hiệu điều hướng trên cùng một tần số sóng nếu chúng nằm trong các khe đối cực của một mặt phẳng.
Hình 3. Phổ tín hiệu của hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu GLONASS.
Dịch vụ hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu GLONASS cung cấp
Hai dịch vụ có sẵn từ hệ thống GLONASS, bao gồm:
- SPS: Dịch vụ định vị chuẩn là một dịch vụ mở, miễn phí cho người dùng trên toàn thế giới. Tín hiệu điều hướng ban đầu chỉ được cung cấp trong băng tần G1, nhưng từ năm 2004, GLONASS-M mới cũng truyền tín hiệu dân sự thứ hai trong G2.
- PPS: Dịch vụ định vị chính xác được giới hạn cho người dùng quân sự và được ủy quyền. Hai tín hiệu điều hướng được cung cấp trong hai băng tần G1 và G2.
Hy vọng rằng thông qua bài viết này bạn đã có được thêm những kiến thức hữu ích về Hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu GLONASS của Nga. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, hoặc cần tư vấn thêm về định vị vệ tinh, cũng như các thiết bị định vị chất lượng, hãy liên hệ ngay đến HOTLINE 0903 825 125 để được hỗ trợ nhanh nhất nhé!
>>> Xem thêm: Có Bao Nhiêu Vệ Tinh GNSS Trên Trái Đất Được Biết Đến?
