Tần Số Vệ Tinh GNSS Là Gì? Cách Thức Hoạt Động Của Kênh Thu GNSS

Trong thông số kỹ thuật của máy GNSS RTK, người dùng thường gặp các thuật ngữ như đa tần số, L1/L2/L5, B1/B2/B3, 800 kênh, 1.400 kênh hay 1.600 kênh thu. Đây đều là những thông số liên quan đến khả năng tiếp nhận và xử lý tín hiệu vệ tinh của máy. Tuy nhiên, tần số GNSS và số kênh thu GNSS là hai khái niệm khác nhau. Hiểu đúng hai thông số này sẽ giúp người dùng lựa chọn máy RTK phù hợp hơn, thay vì chỉ dựa vào quảng cáo “nhiều kênh”.

Tần số vệ tinh GNSS là gì?

Tần số GNSS có thể hiểu là các dải tần vô tuyến mà vệ tinh sử dụng để truyền tín hiệu định vị xuống thiết bị thu trên mặt đất. Các hệ thống GNSS hiện nay phát nhiều tín hiệu trên nhiều dải tần khác nhau.

Một máy GNSS hiện đại có thể theo dõi đồng thời tín hiệu từ nhiều hệ thống như GPS của Hoa Kỳ, GLONASS của Nga, Galileo của Liên minh châu Âu và BeiDou của Trung Quốc, cùng một số hệ thống khu vực hoặc tín hiệu tăng cường tùy khả năng thiết bị.

Ví dụ, với GPS người dùng thường gặp các dải L1, L2, L5; Galileo có các tín hiệu như E1, E5a, E5b, E6; BeiDou có các tín hiệu thuộc nhóm B1, B2, B3. Tên gọi và tín hiệu cụ thể cần xem theo thế hệ vệ tinh và thông số của từng máy thu.

Điểm cần nhớ là: Hệ vệ tinh ≠ tần số ≠ kênh thu.

Vì sao GNSS cần nhiều tần số?

Nếu chỉ thu một tần số, máy vẫn có thể định vị, nhưng việc sử dụng nhiều tần số mang lại nhiều dữ liệu hơn để xử lý các sai số và giải nghiệm chính xác.

Với máy GNSS RTK đa tần, việc đồng thời quan sát nhiều tín hiệu giúp hệ thống có điều kiện tốt hơn để xử lý ảnh hưởng tầng điện ly, giải đa trị pha, tăng khả năng đạt nghiệm FIX và duy trì nghiệm trong những môi trường đo khó hơn.

Điều này đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng như đo địa chính, khảo sát địa hình, bố trí công trình và các công việc RTK yêu cầu độ chính xác cao.

Một vệ tinh có phải chỉ phát một tín hiệu?

Không. Đây là điểm người mới sử dụng RTK rất dễ nhầm.

Một vệ tinh GNSS có thể phát nhiều tín hiệu trên nhiều tần số. Máy thu có khả năng tương thích sẽ theo dõi những tín hiệu đó để phục vụ tính toán.

Ví dụ theo cách hiểu đơn giản: 1 vệ tinh GPS → có thể cung cấp L1 + L2 + L5

Như vậy, máy nhìn thấy 30 vệ tinh không có nghĩa máy chỉ cần 30 kênh xử lý. Một vệ tinh có thể tạo ra nhiều tín hiệu cần được theo dõi đồng thời.

Kênh thu GNSS là gì?

Kênh thu GNSS – GNSS Receiver Channel là tài nguyên xử lý của bộ thu dùng để tìm kiếm, bắt, theo dõi và xử lý các tín hiệu GNSS mà phần cứng và firmware hỗ trợ.

Có thể hình dung đơn giản: Vệ tinh → phát tín hiệu → anten GNSS tiếp nhận → bộ thu xử lý các tín hiệu qua hệ thống kênh → bộ xử lý tính vị trí.

Nếu một vệ tinh cung cấp nhiều tín hiệu mà máy hỗ trợ, bộ thu có thể theo dõi nhiều tín hiệu từ chính vệ tinh đó.

Do vậy: Số vệ tinh ≠ số kênh thu. 

Ví dụ đơn giản về cách hoạt động của kênh GNSS

Giả sử tại một thời điểm máy quan sát được:

• 10 vệ tinh GPS
• 8 vệ tinh Galileo
• 12 vệ tinh BeiDou
• 6 vệ tinh GLONASS

Tổng cộng là 36 vệ tinh.

Nhưng mỗi vệ tinh có thể cung cấp nhiều tín hiệu mà máy có khả năng theo dõi. Vì vậy, tổng số tín hiệu cần xử lý có thể lớn hơn đáng kể so với 36.

Đây là một trong những lý do máy GNSS hiện đại thường được thiết kế với khả năng xử lý hàng trăm đến hơn một nghìn kênh, tùy kiến trúc của từng nhà sản xuất.

Máy RTK 1.400 kênh có nghĩa là bắt được 1.400 vệ tinh?

Không.

Đây là cách hiểu sai khá phổ biến.

Thông số 1.400 kênh không có nghĩa thiết bị có thể nhìn thấy 1.400 vệ tinh. Nó mô tả khả năng hoặc kiến trúc theo dõi/xử lý tín hiệu mà nhà sản xuất công bố.

Số vệ tinh thực tế mà máy sử dụng tại một thời điểm phụ thuộc vào vị trí, thời gian, bầu trời quan sát, các chòm vệ tinh, tín hiệu được hỗ trợ, góc ngưỡng và môi trường xung quanh.

Kênh thu GNSS hoạt động như thế nào?

Có thể mô tả quá trình theo 5 bước:

Bước 1 – Anten nhận tín hiệu: Anten GNSS tiếp nhận các tín hiệu vô tuyến rất yếu được truyền từ các vệ tinh.

Bước 2 – Bộ thu tìm kiếm tín hiệu: Receiver xác định những vệ tinh và tín hiệu hiện có trong vùng quan sát.

Bước 3 – Bắt và theo dõi: Sau khi nhận dạng tín hiệu, máy duy trì theo dõi mã, pha sóng mang và các thông tin cần thiết.

Bước 4 – Xử lý đồng thời nhiều tín hiệu: Bộ thu kết hợp dữ liệu từ GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou… trên các tần số được hỗ trợ.

Bước 5 – Tính nghiệm: Dữ liệu được đưa tới thuật toán định vị để xác định vị trí. Với RTK, máy còn sử dụng dữ liệu hiệu chỉnh từ Base hoặc mạng CORS/NRTK để giải nghiệm chính xác.

Có thể tóm tắt:

Vệ tinh → Tín hiệu đa tần → Anten → Kênh thu → Bộ xử lý GNSS → Hiệu chỉnh RTK → Tọa độ

Đa hệ và đa tần khác nhau như thế nào?

Hai thuật ngữ này thường xuất hiện cùng nhau nhưng mang ý nghĩa khác nhau.

Một máy RTK hiện đại thường hướng tới khả năng đa hệ + đa tần, giúp tận dụng nhiều nguồn tín hiệu hơn.

Máy càng nhiều kênh có phải càng chính xác?

Không thể kết luận chỉ dựa vào số kênh.

Một máy 1.600 kênh không mặc nhiên chính xác hơn một máy 1.400 kênh trong mọi tình huống.

Chất lượng của GNSS RTK còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như anten, bo mạch GNSS, thuật toán, các hệ và tín hiệu thực sự được hỗ trợ, khả năng chống đa đường truyền, chất lượng hiệu chỉnh, IMU nếu có, firmware và môi trường đo.

Vì vậy, khi so sánh hai máy RTK, không nên chỉ nhìn:

“Máy A 1.600 kênh > Máy B 1.400 kênh.”

Cách đánh giá này quá đơn giản.

Vậy nhiều kênh mang lại lợi ích gì?

Khi kiến trúc phần cứng và phần mềm được thiết kế tốt, tài nguyên theo dõi lớn cho phép thiết bị có khả năng theo dõi đồng thời nhiều tín hiệu và nhiều chòm vệ tinh, tạo điều kiện cho thuật toán lựa chọn và xử lý dữ liệu GNSS.

Lợi ích thực tế có thể thể hiện ở khả năng:

Thu nhiều tín hiệu → duy trì nhiều quan sát → tăng tính linh hoạt khi xử lý → hỗ trợ giải nghiệm RTK ổn định hơn trong điều kiện phù hợp.

Tuy nhiên, lợi ích cuối cùng phải được đánh giá thông qua hiệu năng thực tế của cả hệ thống, không phải chỉ con số kênh.

Vì sao máy GNSS vẫn khó FIX dưới cây?

Ngay cả máy đa tần, đa hệ và có nhiều kênh vẫn có thể gặp khó khăn dưới tán cây dày, sát nhà cao tầng, cạnh tường, dưới mái che hoặc khu vực nhiều bề mặt phản xạ.

Nguyên nhân là tín hiệu vệ tinh có thể bị:

Che khuất → suy giảm → phản xạ → đa đường truyền → mất tính liên tục hoặc giảm chất lượng quan sát.

Số kênh lớn không thể tạo ra tín hiệu vệ tinh tốt nếu tín hiệu tại anten đã bị môi trường làm suy giảm nghiêm trọng.

Tần số nào quan trọng đối với máy GNSS RTK?

Thay vì chỉ hỏi máy có bao nhiêu kênh, khi lựa chọn RTK nên kiểm tra máy hỗ trợ những chòm vệ tinh và tín hiệu nào.

Một máy phục vụ công việc hiện đại thường được đánh giá dựa trên khả năng theo dõi nhiều tín hiệu thuộc các hệ GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou và các hệ/tín hiệu khác nếu công việc cần.

Khả năng hỗ trợ cụ thể phải căn cứ vào datasheet chính thức của từng model, bởi không phải máy nào cũng sử dụng toàn bộ các tín hiệu giống nhau.

Nên xem thông số nào khi mua GNSS RTK?

Khi lựa chọn máy, nên đánh giá đồng thời:

Hệ vệ tinh hỗ trợ → Tần số/tín hiệu hỗ trợ → Khả năng RTK → Chất lượng anten → Thuật toán FIX → Khả năng làm việc môi trường khó → Radio/4G/NTRIP → IMU → phần mềm → độ ổn định thực tế → dịch vụ kỹ thuật.

Số kênh chỉ nên được xem là một thông số trong tổng thể cấu hình.

Ví dụ cách đọc cấu hình GNSS RTK

Nếu catalogue ghi:

GNSS 1.400 Channels – GPS/GLONASS/Galileo/BeiDou – Multi-Frequency – RTK – IMU

Không nên hiểu đơn giản là:

“1.400 kênh nên máy rất chính xác.”

Cách hiểu phù hợp hơn là: thiết bị có kiến trúc thu GNSS với số kênh được nhà sản xuất công bố, hỗ trợ nhiều chòm vệ tinh và nhiều tín hiệu; còn hiệu năng RTK thực tế cần xem thêm độ chính xác công bố, thời gian khởi tạo, điều kiện sử dụng, thuật toán, anten và thử nghiệm thực tế.

Kết luận

Có thể ghi nhớ ngắn gọn:

Vệ tinh = nguồn phát tín hiệu.

Tần số GNSS = dải tần/tín hiệu được vệ tinh truyền xuống.

Anten = tiếp nhận tín hiệu.

Kênh thu = tài nguyên của receiver để tìm kiếm và theo dõi tín hiệu.

Bộ xử lý GNSS = sử dụng dữ liệu quan sát để tính nghiệm.

RTK = sử dụng thêm dữ liệu hiệu chỉnh để đạt độ chính xác cao theo thời gian thực.

Vì vậy, khi mua máy GNSS RTK, đừng chỉ hỏi “máy bao nhiêu kênh?” mà nên hỏi thêm “máy thu được những hệ vệ tinh và tần số nào, khả năng FIX thực tế ra sao và có phù hợp với môi trường làm việc của mình không?”

Máy GNSS RTK tại Trắc Địa An Phát

Trắc Địa An Phát cung cấp các dòng máy GNSS RTK phục vụ khảo sát địa hình, đo đạc địa chính, xây dựng, san nền và bố trí công trình. Khách hàng có thể gửi model đang quan tâm để được hỗ trợ phân tích số kênh, hệ vệ tinh, tần số, IMU, Radio, CORS/NTRIP và khả năng đáp ứng công việc thực tế.