BeiDou Là Gì? Tổng Quan Về Hệ Thống Định Vị Vệ Tinh Toàn Cầu Bắc Đẩu

BeiDou (BDS – BeiDou Navigation Satellite System), tiếng Việt thường gọi là hệ thống định vị vệ tinh Bắc Đẩu, là hệ thống vệ tinh dẫn đường do Trung Quốc xây dựng và vận hành. Cùng với GPS của Hoa Kỳ, GLONASS của Nga và Galileo của Liên minh châu Âu, BeiDou là một trong những hệ thống GNSS có khả năng cung cấp dịch vụ định vị trên phạm vi toàn cầu.

Đối với ngành trắc địa, BeiDou đặc biệt quan trọng vì các máy GNSS RTK đa hệ – đa tần hiện nay thường có khả năng thu đồng thời tín hiệu từ BeiDou, GPS, GLONASS và Galileo, qua đó tăng nguồn quan sát vệ tinh và hỗ trợ quá trình giải nghiệm RTK.

BeiDou là gì?

Tên BeiDou xuất phát từ tên gọi tiếng Trung của chòm sao Bắc Đẩu. Hệ thống được Trung Quốc phát triển qua nhiều giai đoạn và phiên bản hiện nay thường được gọi là BeiDou-3 hoặc BDS-3.

BeiDou cung cấp các dịch vụ liên quan đến định vị, dẫn đường và thời gian – PNT (Positioning, Navigation and Timing). Tín hiệu của hệ thống được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như trắc địa – bản đồ, giao thông, hàng hải, nông nghiệp chính xác, xây dựng, quản lý phương tiện và thiết bị điện tử.

BeiDou có phải GPS không?

Không. BeiDou và GPS là hai hệ thống vệ tinh độc lập.

Có thể phân biệt đơn giản:

Tuy nhiên, tất cả đều thuộc nhóm GNSS – Global Navigation Satellite System.

Do đó, cách gọi phổ biến “máy GPS RTK” trên thị trường thực tế thường đề cập đến thiết bị GNSS RTK có khả năng sử dụng nhiều hệ vệ tinh chứ không chỉ riêng GPS.

Điểm đặc biệt trong cấu trúc vệ tinh BeiDou

Một đặc điểm đáng chú ý của BeiDou là cấu trúc chòm vệ tinh sử dụng nhiều loại quỹ đạo.

Hệ thống BDS-3 kết hợp vệ tinh trên:

MEO – Medium Earth Orbit: quỹ đạo Trái Đất trung bình.

IGSO – Inclined Geosynchronous Orbit: quỹ đạo địa đồng bộ nghiêng.

GEO – Geostationary Earth Orbit: quỹ đạo địa tĩnh.

Đây là điểm khác biệt đáng chú ý so với GPS, Galileo hay GLONASS, vốn dựa chủ yếu vào các chòm vệ tinh MEO cho dịch vụ định vị toàn cầu.

Cấu trúc kết hợp này là một trong những đặc trưng của BeiDou và có ý nghĩa đối với phạm vi phủ cũng như kiến trúc dịch vụ của hệ thống.

Các tín hiệu của BeiDou

Khi xem thông số kỹ thuật của máy GNSS RTK, người dùng thường gặp các ký hiệu liên quan đến BeiDou như:

B1I – B1C – B2I – B2a – B2b – B3I…

Tùy thế hệ bộ thu, firmware và thiết kế phần cứng, mỗi máy có thể hỗ trợ những nhóm tín hiệu khác nhau.

Đây là lý do khi mua RTK không nên chỉ xem:

“Có hỗ trợ BeiDou hay không?”

Mà cần kiểm tra:

Máy hỗ trợ những tín hiệu và tần số BeiDou nào?

Một bộ thu đa tần có thể khai thác nhiều tín hiệu hơn để phục vụ thuật toán định vị.

BeiDou có vai trò gì trên máy GNSS RTK?

Đối với máy RTK, BeiDou cung cấp thêm vệ tinh và tín hiệu GNSS để kết hợp với các hệ thống khác.

Ví dụ một bộ thu hiện đại có thể đồng thời sử dụng:

GPS + GLONASS + Galileo + BeiDou

thay vì chỉ:

GPS + GLONASS.

Khi có thêm vệ tinh khả dụng, bộ thu có thêm dữ liệu để xử lý và có thể cải thiện hình học vệ tinh cũng như khả năng duy trì đủ quan sát cho nghiệm định vị, tùy điều kiện thực tế.

BeiDou có giúp RTK FIX nhanh hơn không?

Việc bổ sung BeiDou có thể hỗ trợ quá trình giải nghiệm nhờ tăng số vệ tinh và tín hiệu khả dụng. Tuy nhiên, không thể kết luận rằng cứ có BeiDou thì máy chắc chắn FIX nhanh hơn.

Khả năng FIX còn phụ thuộc vào:

Số vệ tinh + hình học vệ tinh + tần số + chất lượng anten + multipath + môi trường đo + nguồn correction + thuật toán của bộ thu.

Vì vậy, hiệu năng thực địa quan trọng hơn việc chỉ nhìn danh sách hệ vệ tinh trên catalogue.

BeiDou có sử dụng được tại Việt Nam không?

Có. BeiDou là hệ thống cung cấp dịch vụ định vị toàn cầu và tín hiệu BDS được các bộ thu GNSS tương thích khai thác tại Việt Nam.

Đối với người sử dụng máy RTK, điều quan trọng là bộ thu phải hỗ trợ đúng các tín hiệu BeiDou và phần mềm/firmware phải được cấu hình phù hợp.

Trong màn hình Satellite View của nhiều máy GNSS RTK, người dùng có thể quan sát riêng số vệ tinh thuộc từng hệ như GPS, BDS, GLONASS và Galileo.

BeiDou và GPS khác nhau như thế nào?

Hai hệ thống đều cung cấp dịch vụ định vị vệ tinh, nhưng khác nhau về chủ thể vận hành, cấu trúc chòm vệ tinh và thiết kế tín hiệu.

GPS sử dụng chòm vệ tinh hoạt động chủ yếu trên MEO, trong khi BeiDou kết hợp MEO + IGSO + GEO.

Trên thiết bị GNSS hiện đại, sự khác biệt này không có nghĩa người sử dụng phải lựa chọn một trong hai. Bộ thu thường có thể sử dụng cả GPS và BeiDou đồng thời.

BeiDou có chính xác hơn GPS không?

Không nên kết luận đơn giản rằng BeiDou hoặc GPS luôn chính xác hơn hệ còn lại.

Đối với RTK, độ chính xác cuối cùng phụ thuộc vào toàn bộ chuỗi:

Vệ tinh → tín hiệu → anten → bộ thu → thuật toán → correction → môi trường → phương pháp đo.

Một thiết bị hỗ trợ nhiều hệ GNSS thường có lợi thế về nguồn tín hiệu, nhưng số lượng vệ tinh lớn hơn không tự động đồng nghĩa tọa độ chính xác hơn.

BeiDou và số kênh GNSS có giống nhau không?

Không.

BeiDou là một hệ thống vệ tinh, còn số kênh là thông số liên quan đến khả năng theo dõi tín hiệu của bộ thu.

Ví dụ một máy RTK được quảng cáo 1.400 hoặc 1.600 kênh không có nghĩa máy đang bắt được 1.400 hay 1.600 vệ tinh.

Do đó, khi chọn RTK cần đánh giá:

Số kênh + hệ vệ tinh + tần số + anten + thuật toán + hiệu năng thực tế.

BeiDou có quan trọng khi đo ở khu vực bị che khuất?

Máy hỗ trợ BeiDou cùng GPS, GLONASS và Galileo có thêm nguồn vệ tinh để sử dụng khi một phần bầu trời bị che.

Điều này có thể hữu ích tại khu dân cư, cạnh công trình, khu vực đồi núi hoặc gần hàng cây.

Tuy nhiên, đa hệ GNSS không thể khắc phục hoàn toàn vấn đề che khuất. Khi anten ở dưới mái bê tông, sát tòa nhà hoặc dưới tán cây quá dày, tín hiệu vẫn có thể bị suy giảm hoặc phản xạ mạnh.

BeiDou được ứng dụng trong những lĩnh vực nào?

Ngoài trắc địa, hệ thống BeiDou được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như giao thông, hàng hải, nông nghiệp chính xác, xây dựng, quản lý máy móc, định vị phương tiện, cứu hộ và các dịch vụ dựa trên vị trí.

Trong ngành trắc địa, BeiDou đặc biệt hữu ích khi được tích hợp vào:

GNSS RTK – trạm CORS – bộ thu GNSS chuyên dụng – hệ thống quan trắc – máy móc điều khiển bằng GNSS.

Cách kiểm tra máy RTK có hỗ trợ BeiDou

Khi mua máy, nên mở datasheet và tìm phần GNSS Tracking / Satellite Signals.

Không nên chỉ nhìn dòng:

GPS + GLONASS + Galileo + BeiDou.

Hãy xem chi tiết hơn:

GPS: L1/L2/L5…
GLONASS: G1/G2…
Galileo: E1/E5/E6…
BeiDou: B1/B2/B3 hoặc B1C/B2a/B2b… tùy model.

Sau đó nên thử ngoài thực địa để kiểm tra số vệ tinh BDS đang theo dõi, khả năng FIX và độ ổn định khi đo lặp.

Vì sao máy GNSS RTK hiện nay thường hỗ trợ BeiDou?

Xu hướng của thiết bị GNSS hiện đại là Multi-Constellation + Multi-Frequency, tức sử dụng nhiều chòm vệ tinh và nhiều tần số cùng lúc.

Thay vì phụ thuộc vào một hệ duy nhất:

GPS

các bộ thu hiện nay có thể khai thác:

GPS + GLONASS + Galileo + BeiDou + các hệ/tín hiệu bổ sung tùy thiết bị.

Đây là một trong những yếu tố giúp máy GNSS RTK hiện đại có nhiều nguồn quan sát hơn so với các thế hệ bộ thu chỉ hỗ trợ một hoặc hai chòm vệ tinh.

Kết luận

BeiDou là hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu do Trung Quốc xây dựng và vận hành, cùng nhóm với GPS, GLONASS và Galileo. Một đặc điểm nổi bật của BeiDou là kiến trúc chòm vệ tinh kết hợp MEO, IGSO và GEO, đồng thời cung cấp nhiều tín hiệu phục vụ định vị.

Đối với ngành trắc địa, giá trị của BeiDou thể hiện rõ khi được kết hợp trong bộ thu:

GPS + GLONASS + Galileo + BeiDou → GNSS đa hệ – đa tần → nhiều nguồn quan sát hơn → hỗ trợ giải nghiệm RTK.

Khi chọn máy GNSS RTK, vì vậy không nên chỉ hỏi “máy có BeiDou không?”, mà nên kiểm tra máy thu được những tín hiệu BeiDou nào và hiệu năng FIX thực tế ra sao.

GNSS RTK đa hệ tại Trắc Địa An Phát

Trắc Địa An Phát cung cấp và tư vấn các dòng máy GNSS RTK đa hệ – đa tần, máy toàn đạc, máy thủy bình và thiết bị trắc địa phục vụ khảo sát địa hình, địa chính và xây dựng.