Precise Point Positioning (PPP – Định vị điểm chính xác) là một dịch vụ định vị chính xác toàn cầu sử dụng tất cả các vệ tinh GNSS có sẵn. PPP có thể cung cấp các giải pháp vị trí ở cấp độ centimet. Hiệu suất chính xác thậm chí có thể tốt hơn, ví dụ, ở mức dưới centimet trong quá trình xử lý hậu kỳ và ở chế độ tĩnh.
Nội dung chính
Precise Point Positioning (PPP – Định vị điểm chính xác) là gì?
Precise Point Positioning (PPP – Định vị điểm chính xác) là một dịch vụ định vị chính xác toàn cầu sử dụng tất cả các vệ tinh GNSS có sẵn. Định vị điểm chính xác (PPP) tận dụng các sản phẩm đồng hồ và quỹ đạo vệ tinh tham chiếu chính xác trong thời gian thực bằng cách sử dụng mạng lưới rộng rãi các trạm tham chiếu GNSS được phân phối trên toàn thế giới. Mặc dù thường là một dịch vụ định vị toàn cầu, nhưng dịch vụ PPP cũng có thể mang tính khu vực.
PPP có thể cung cấp các giải pháp vị trí ở cấp độ centimet đến decimeter bằng cách kết hợp các vị trí và đồng hồ vệ tinh chính xác với tần số kép, không phân biệt (để loại bỏ hiệu ứng bậc nhất của tầng điện ly), thiết bị quan sát GNSS pha sóng mang và giả.
Ở chế độ tĩnh, PPP có thể cung cấp độ chính xác định vị thậm chí dưới centimet. PPP khác với định vị đường đáy tương đối Độ lệch kép (Double-Difference – DD) truyền thống (ví dụ: Động học thời gian thực, Real Time Kinematic – RTK) theo nghĩa là nó không yêu cầu quyền truy cập vào các quan sát đồng thời từ một hoặc nhiều trạm tham chiếu gần được khảo sát chính xác. Kết quả là, PPP cung cấp thông tin định vị tuyệt đối, trái ngược với RTK, thay vào đó cung cấp thông tin định vị tương đối đối với một trạm tham chiếu.
PPP chỉ yêu cầu dữ liệu quỹ đạo và đồng hồ chính xác, được tính toán bởi một trung tâm xử lý với các phép đo đến từ các trạm tham chiếu thuộc một mạng lưới tương đối thưa thớt (nghĩa là cách nhau hàng nghìn km là đủ). Điều này làm cho PPP trở thành một giải pháp thay thế rất hấp dẫn cho RTK đối với những khu vực mà vùng phủ sóng của RTK bị hạn chế hoặc không có sẵn.
Một trong những nhược điểm chính của các kỹ thuật PPP là chúng yêu cầu thời gian hội tụ khá dài để đạt được hiệu suất tối đa. Các kỹ thuật PPP tiêu chuẩn thường mất nhiều chục phút để hội tụ ban đầu. Tuy nhiên, nhiều kỹ thuật PPP mới được đề xuất gần đây có khả năng giảm đáng kể thời gian hội tụ ban đầu này (ví dụ: xuống còn khoảng 10-15 phút) hoặc trong trường hợp thông tin tầng điện ly chính xác bên ngoài có sẵn, thậm chí có thể loại bỏ nó.
Thuật toán Định vị điểm chính xác – PPP
Thuật toán PPP là một kỹ thuật định vị điểm sử dụng quỹ đạo và đồng hồ vệ tinh chính xác thay vì các hiệu chỉnh do vệ tinh phát đi; các mô hình lỗi bổ sung rất chính xác; lọc tuần tự các vật quan sát pha tần số kép và sóng mang. Bằng cách xử lý này, PPP có thể tính toán tọa độ máy thu chính xác, cùng với đồng hồ máy thu, Độ trễ đường dẫn tầng đối lưu Zenith (Zenith Tropospheric path Delay – ZTD) và độ mơ hồ pha ban đầu cho tất cả các vệ tinh (vì các phép đo pha sóng mang cũng được sử dụng).
Độ chính xác của đồng hồ vệ tinh và quỹ đạo là một trong những yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến chất lượng của thuật toán PPP. Một yếu tố liên quan khác ảnh hưởng đến hiệu suất của PPP là số lượng và chất lượng của các quan sát. Giống như bất kỳ kỹ thuật GNSS nào, PPP bị ảnh hưởng bởi các chướng ngại vật trong tầm nhìn của vệ tinh. Ngay cả dữ liệu quỹ đạo và đồng hồ chính xác nhất cũng vô dụng nếu người dùng không thể theo dõi các vệ tinh cụ thể. Khi khả năng hiển thị vệ tinh bị che khuất một phần, có thể đảm bảo dịch vụ tốt nhất có thể bằng cách sử dụng đầy đủ các vệ tinh từ tất cả các chòm sao có sẵn (GPS, Galileo, GLONASS, QZSS, v.v.).
Lợi ích và triển vọng của PPP
Kỹ thuật PPP mang lại những lợi ích đáng kể so với các kỹ thuật định vị chính xác vi sai:
- PPP chỉ liên quan đến một máy thu GNSS duy nhất và do đó, không cần các trạm tham chiếu trong vùng lân cận của người dùng.
- PPP có thể được coi là một cách tiếp cận vị trí toàn cầu bởi vì các giải pháp vị trí của nó đề cập đến một khung tham chiếu toàn cầu. Kết quả là, PPP cung cấp tính nhất quán định vị lớn hơn nhiều so với cách tiếp cận khác biệt trong đó các giải pháp vị trí có liên quan đến (các) trạm gốc cục bộ.
- PPP giảm chi phí lao động và thiết bị, đồng thời đơn giản hóa hậu cần vận hành cho công việc tại hiện trường vì nó loại bỏ sự phụ thuộc vào (các) trạm cơ sở.
- PPP có thể hỗ trợ các ứng dụng khác ngoài định vị. Ví dụ, vì kỹ thuật PPP ước tính các tham số hiệu ứng đồng hồ và tầng đối lưu của máy thu bên cạnh tham số tọa độ vị trí, nó cung cấp một cách khác để ước tính chuyển thời gian và tầng đối lưu chính xác bằng cách sử dụng một máy thu GNSS duy nhất.
Đối với những thách thức, kỹ thuật PPP đặt ra một số vấn đề thực tế để đạt được tiềm năng ứng dụng đầy đủ của nó. Chúng bao gồm thời gian khởi tạo dài và độ phân giải nhập nhằng của số nguyên. Tuy nhiên, như đã đề cập, trong thập kỷ qua, rất nhiều giải pháp và cải tiến mới đã được đề xuất cho các thuật toán PPP để giải quyết các vấn đề trên, theo hướng làm cho PPP trở nên thiết thực trong tất cả các lĩnh vực dịch vụ.
Ngày nay, có một số triển khai hợp nhất các dịch vụ PPP, bao gồm cả giải pháp xử lý hậu kỳ và giải pháp Thời gian thực. Các giải pháp PPP sau xử lý, đã có mặt trên thị trường trong nhiều năm, thường đạt được kết quả tốt hơn (nghĩa là độ chính xác ở mức mm) so với các giải pháp Thời gian thực.
Triển khai PPP theo thời gian thực chỉ mới xuất hiện trên thị trường trong những năm gần đây, thường tốn kém hơn so với triển khai sau xử lý. Điều này chủ yếu là do chúng yêu cầu hiệu chỉnh quỹ đạo và đồng hồ chính xác để được gửi theo thời gian thực đến vị trí của máy thu GNSS, nơi ước tính vị trí được tính toán thông qua thuật toán PPP. Giao tiếp thời gian thực với các trạm tham chiếu thường được thiết lập qua Internet thông qua các giao thức truyền thông được thiết kế đặc biệt, chẳng hạn như Giao thông vận tải qua mạng của Ủy ban kỹ thuật vô tuyến cho các dịch vụ hàng hải thông qua giao thức Internet (NTRIP).
Nguồn bài viết: gssc.esa.int
>>> Xem thêm: Điều Gì Gây Ra Lỗi Định Vị GNSS?
