THIẾT KẾ BỘ THU MỀM
CHO CÁC HỆ THỐNG DẪN ĐƯỜNG
SỬ DỤNG VỆ TINH TIÊN TIẾN
TẠ HẢI TÙNG
Bộ môn Truyền thông và Mạng máy tính
Viện Công nghệ thông tin và Truyền thông
(Software Receiver Design for
Modern Global Navigation Satellite Systems)
Nội dung trình bày
•  Tổng quan về công nghệ GNSS
•  Các hệ thống GNSS tiên tiến
•  Bộ thu mềm GNSS
•  Các công nghệ xử lý tín hiệu tiên tiến
•  Các kết quả ban đầu trong việc phát triển
bộ thu mềm đa hệ thống GPS/Galileo
•  Một số gợi ý về hướng nghiên cứu trong
lĩnh vực GNSS
2
Tổng quan về công nghệ GNSS
3
Where am I? How do I get to my destination? These questions are as old
as the history of mankind.
Thời đồ đá
Thời định vị theo thiên văn
LORAN
GNSS
Thời định vị theo sóng radio
Tổng quan về công nghệ GNSS
4
(x,y,z)
•  Sử dụng vệ tinh để truyền sóng radio định vị

–  Họ mã: M-sequence, Gold code, and Kasami code, Memory
code…
–  Mỗi mã được gán duy nhất với 1 vệ tinh
–  Ví du: GPS L1 C/A
•  Chu kỳ mã: 1 ms; Độ dài mã: 1023 chip; Tốc độ truyền mã:
1.023Mcps; Độ phân giải: ~ 1 µs (293m)
•  Sóng mang
–  Tính chất: tần số dao động rất lớn (L1:1.575 GHz) => độ
phân giải nhỏ (0.6ns hoặc 1.9m)=> độ chính xác rất cao
(mm, cm, dm…)
–  Đòi hỏi thuật toán xác định số nguyên chu kỳ phức tạp
(integer ambiguity)
6
Tổng quan về công nghệ GNSS
Tính toán PVT
•  Giải hệ phương trình phi tuyến 4 ẩn số
(x,y,z,δt
u
)
•  Phương pháp giải:
–  Tuyến tính hóa bằng khai triển Taylor
–  Sử dụng thuật toán Least Mean Square để
giải phương trình tuyến tính
7
Tổng quan về công nghệ GNSS
Các nguồn gây lỗi (1/2)
•  Geometric Dilution Of Precision (GDOP):
ảnh hưởng bởi yếu tố hình học đến chất
lượng định vị:
8

Các thành phần: Chức năng:
12
Các hệ thống GNSS tiên tiến
Kiến trúc chung (2/2)
13
Hệ thống GPS (1/2)
•  Mốc thời gian:
–  1978: Vệ tinh đầu tiên được phóng lên quỹ đạo
–  1983: Hệ thống phục vụ dân dụng
–  2000: Nhiễu SA bị loại bỏ
–  2000: GPS-III được công bố
•  Phần không gian:
–  2008: 31 vệ tinh tại độ cao 20.200km trên 3 mặt phẳng
quỹ đạo
–  8 vệ tinh xuất hiện đồng thời tại mọi thời điểm
•  Phần điều khiển:
–  1 trạm điều khiển trung tâm (+ 1 dự phòng)
–  4 trạm ăng-ten mặt đất
–  4 trạm giám sát
14
Hệ thống GPS (2/2)
•  Tín hiệu:
–  Tín hiệu “legacy”:
•  Dân dụng: L1 C/A
•  Quốc phòng: L2 P(Y)
–  Tín hiệu mới:
•  Dân dụng: L1C, L2C, L5 (Safety of Life)
•  Quốc phòng: M code
15
Hệ thống Galileo (1/2)

–  1995: Hệ thống hoàn thiện, nhưng không có đủ
kinh phí duy trì hoạt động
–  2001: Chương trình khôi phục GLONASS bắt
đầu
–  2007: gỡ bỏ các ràng buộc với người sử dụng
dân dụng.
–  12/2010: lần phóng 3 vệ tinh cuối cùng thất bại
=> lùi thời hạn hoàn thành đến 2011
18
Hệ thống GLONASS (2/2)
•  Đặc điểm:
–  24 vệ tinh trên 3 quỹ đạo ở độ cao 19,100km
–  Tín hiệu “legacy”:
•  Sử dụng công nghệ FDMA
•  L1: cho dịch vụ dân dụng
•  L2: cho dịch vụ quốc phòng
–  Tín hiệu mới:
•  Sử dụng công nghệ CDMA
•  Bổ sung thêm tín hiệu dân dụng tại các tần số L1,
L2, L3, L5
19
Hệ thống Beidou (1/2)
•  Mốc thời gian:
–  2000 - 2003: Hệ thống thử nghiệm với 3 vệ tinh
–  2012: Hệ thống Beidou khu vực bao phủ lãnh thổ
Trung Quốc
–  2020: Hệ thống toàn cầu Beidou đi vào sử dụng
•  Đặc điểm:
–  Độ chính xác: vị trí: 10 m; thời gian: 0.2 ns; và
vận tốc: 0.2 meter/second.