So Sánh Quỹ Đạo, Tín Hiệu Và Vai Trò Trong Máy GNSS RTK

GLONASS và Galileo đều là các hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu thuộc GNSS, nhưng được xây dựng bởi những chủ thể khác nhau và có sự khác biệt về cấu hình quỹ đạo, cấu trúc tín hiệu, tần số và thiết kế dịch vụ. Đối với kỹ sư trắc địa, điều quan trọng không phải lựa chọn “GLONASS hay Galileo”, bởi máy GNSS RTK đa hệ hiện đại có thể khai thác đồng thời cả hai, cùng với GPS và BeiDou để tăng nguồn quan sát phục vụ giải nghiệm.

 

GLONASS và Galileo là gì?

GLONASS là hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu của Nga, được phát triển từ thời Liên Xô và tiếp tục được Nga vận hành. Galileo là hệ thống GNSS của Liên minh châu Âu, được thiết kế như một hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu do dân sự kiểm soát.

Cả hai đều cho phép thiết bị GNSS xác định vị trí, vận tốc và thời gian dựa trên tín hiệu phát từ vệ tinh. Trong trắc địa chính xác, các tín hiệu này được máy thu xử lý cùng GPS, BeiDou và dữ liệu hiệu chỉnh từ Base, CORS/NTRIP hoặc nguồn correction phù hợp.

1. Khác nhau về cấu trúc quỹ đạo

Cả GLONASS và Galileo đều sử dụng vệ tinh trên quỹ đạo Trái Đất trung bình – MEO (Medium Earth Orbit), nhưng cấu hình chòm vệ tinh khác nhau.

GLONASS truyền thống được bố trí trên 3 mặt phẳng quỹ đạo, độ cao quỹ đạo khoảng 19.100 km, với góc nghiêng quỹ đạo khoảng 64,8°.

Galileo sử dụng 3 mặt phẳng quỹ đạo, độ cao khoảng 23.200 km, góc nghiêng khoảng 56°.

Có thể tóm tắt:

Góc nghiêng lớn hơn của GLONASS là một đặc điểm đáng chú ý của cấu hình chòm vệ tinh. Tuy nhiên, đối với công việc RTK tại Việt Nam, không nên suy luận đơn giản từ góc nghiêng rằng một hệ thống luôn tốt hơn hệ thống kia. Hiệu quả còn phụ thuộc vào vệ tinh đang quan sát được tại thời điểm đo, hình học vệ tinh, môi trường và khả năng xử lý của bộ thu.

2. GLONASS và Galileo khác nhau về tín hiệu

Đây là khác biệt quan trọng đối với máy GNSS chuyên dụng.

Các thế hệ GLONASS sử dụng nhiều loại tín hiệu. Hệ thống truyền thống nổi tiếng với phương pháp FDMA – Frequency Division Multiple Access, trong đó các vệ tinh có thể sử dụng các tần số mang khác nhau trong những dải được quy định. Các thế hệ GLONASS mới hơn cũng sử dụng các tín hiệu CDMA.

Galileo được thiết kế với cấu trúc tín hiệu hiện đại trên các dải chính như E1, E5a, E5b, E5 AltBOC và E6, phục vụ nhiều loại dịch vụ và ứng dụng định vị khác nhau.

Vì vậy trên catalogue một máy RTK, người dùng có thể gặp thông số dạng:

GLONASS: G1, G2, G3…

và

Galileo: E1, E5a, E5b, E6…

Việc máy ghi “hỗ trợ GLONASS + Galileo” chưa phải toàn bộ câu chuyện. Cần xem máy thực sự theo dõi được những tín hiệu nào của từng hệ thống.

3. Galileo E5 có gì đáng chú ý?

Galileo được thiết kế với nhiều tín hiệu phục vụ định vị đa tần. Đặc biệt, nhóm tín hiệu E5a/E5b và E5 AltBOC là một trong những đặc điểm kỹ thuật đáng chú ý của hệ thống.

Đối với thiết bị GNSS trắc địa, việc khai thác nhiều tần số giúp thuật toán có thêm dữ liệu để ước tính hoặc loại bỏ một số nguồn sai số, giải ambiguity và duy trì nghiệm định vị chính xác, tùy kiến trúc bộ thu và phương pháp xử lý.

Tuy nhiên, không nên hiểu rằng:

“Máy có Galileo E5 chắc chắn chính xác hơn mọi máy khác.”

Độ chính xác RTK là kết quả của toàn bộ hệ thống gồm anten + bộ thu + tín hiệu GNSS + thuật toán + correction + môi trường đo.

4. Vai trò của GLONASS trong máy GNSS RTK

Khi máy RTK hỗ trợ GLONASS, thiết bị có thêm một chòm vệ tinh để sử dụng cùng các hệ khác.

Ví dụ tại một vị trí mà một phần bầu trời bị che bởi công trình hoặc địa hình, việc có thêm các vệ tinh GLONASS khả dụng có thể cải thiện số lượng quan sát và hình học vệ tinh so với việc chỉ sử dụng GPS.

Điều này hỗ trợ quá trình giải nghiệm RTK, đặc biệt trong các tình huống mà số vệ tinh khả dụng bị giảm.

GLONASS vì vậy không phải một “tính năng phụ” đơn thuần mà là một thành phần trong hệ thống Multi-Constellation GNSS.

5. Vai trò của Galileo trong máy GNSS RTK

Galileo bổ sung thêm một chòm vệ tinh toàn cầu cùng nhiều tín hiệu hiện đại. Với bộ thu RTK hỗ trợ Galileo đa tần, máy có thêm các quan sát để kết hợp với GPS + GLONASS + BeiDou.

Trong điều kiện thích hợp, việc bổ sung Galileo có thể hỗ trợ:

Tăng số vệ tinh khả dụng → cải thiện hình học vệ tinh → bổ sung quan sát đa tần → hỗ trợ thuật toán giải nghiệm RTK.

Đây là lý do các máy GNSS RTK thế hệ mới thường quảng bá khả năng Full GNSS / Multi-Constellation / Multi-Frequency thay vì chỉ GPS + GLONASS như nhiều thiết bị thế hệ trước.

6. GLONASS hay Galileo giúp FIX nhanh hơn?

Không thể kết luận chỉ dựa trên tên chòm vệ tinh.

RTK đạt FIX dựa trên nhiều yếu tố:

Số lượng vệ tinh + hình học vệ tinh + số tần số + chất lượng tín hiệu + multipath + khoảng cách tới trạm tham chiếu + chất lượng correction + thuật toán của máy thu.

Trong thực tế, lợi thế lớn nhất của RTK hiện đại là không phải chọn một trong hai.

Thay vì:

GPS + GLONASS

máy thế hệ mới thường có thể sử dụng:

GPS + GLONASS + Galileo + BeiDou + QZSS…

Việc kết hợp nhiều chòm vệ tinh giúp tăng nguồn dữ liệu cho bộ xử lý GNSS.

7. Có nhiều vệ tinh hơn có đồng nghĩa chính xác hơn?

Không nhất thiết.

Ví dụ máy A đang theo dõi 35 vệ tinh và máy B theo dõi 45 vệ tinh. Không thể chỉ từ con số này kết luận máy B chính xác hơn.

Cần xem thêm vệ tinh nào thực sự được sử dụng trong nghiệm, chất lượng tín hiệu, SNR/CN0, hình học vệ tinh, multipath và trạng thái correction.

Một nhóm vệ tinh có hình học tốt và tín hiệu sạch có thể hữu ích hơn nhiều tín hiệu bị phản xạ hoặc che khuất.

8. GLONASS và Galileo khi đo gần nhà cao tầng

Đây là trường hợp lợi ích của máy đa hệ dễ nhận thấy.

Ở khu vực thông thoáng, anten có thể quan sát phần lớn bầu trời. Khi đứng cạnh tòa nhà, một phần vệ tinh sẽ bị che khuất và tín hiệu phản xạ có thể tăng.

Nếu máy chỉ hỗ trợ ít chòm vệ tinh, số tín hiệu khả dụng có thể giảm đáng kể. Máy hỗ trợ GPS + GLONASS + Galileo + BeiDou có nhiều nguồn tín hiệu hơn để thuật toán lựa chọn và xử lý.

Tuy nhiên, đa hệ GNSS không thể loại bỏ hoàn toàn vấn đề che khuất và multipath. Nếu anten nằm sát tường hoặc dưới mái bê tông, độ tin cậy của kết quả vẫn có thể suy giảm.

9. So sánh nhanh GLONASS và Galileo trên máy RTK

10. Máy RTK chỉ có GPS + GLONASS còn dùng tốt không?

Có thể, tùy yêu cầu công việc và chất lượng thiết bị.

Nhiều máy GNSS thế hệ trước chỉ sử dụng GPS + GLONASS vẫn có thể thực hiện tốt các công việc trắc địa trong điều kiện phù hợp.

Tuy nhiên, khi mua thiết bị mới hiện nay, khả năng hỗ trợ GPS + GLONASS + Galileo + BeiDou đa tần mang lại tính linh hoạt tốt hơn và phù hợp hơn với xu hướng GNSS hiện đại.

Điều này đặc biệt đáng cân nhắc nếu thiết bị dự kiến sử dụng trong nhiều năm.

11. Khi mua RTK nên kiểm tra Galileo và GLONASS như thế nào?

Đừng chỉ nhìn dòng quảng cáo:

“Full GNSS – 1.600 Channels.”

Hãy mở datasheet và kiểm tra phần Satellite Signals / GNSS Tracking.

Ví dụ nên xem máy hỗ trợ:

GPS: L1, L2, L5…
GLONASS: G1, G2…
Galileo: E1, E5a, E5b, E6…
BeiDou: B1, B2, B3…

Sau đó nên đo thử ngoài thực địa, xem phần mềm đang theo dõi bao nhiêu vệ tinh của từng hệ, thời gian đạt FIX và độ ổn định khi đo lặp.

Đây là cách đánh giá thực tế hơn việc chỉ so sánh số kênh.

Kết luận: GLONASS và Galileo không phải đối thủ để người dùng RTK phải chọn một

Với kỹ sư trắc địa, câu hỏi phù hợp không phải:

“GLONASS hay Galileo tốt hơn?”

mà là:

“Máy RTK có khai thác tốt cả GLONASS, Galileo, GPS và BeiDou hay không?”

GLONASS có cấu hình quỹ đạo và lịch sử phát triển tín hiệu riêng, trong khi Galileo được xây dựng với kiến trúc tín hiệu hiện đại và nhiều dịch vụ GNSS. Khi được tích hợp trong một bộ thu đa hệ – đa tần, cả hai đều cung cấp thêm quan sát để hệ thống GNSS xử lý.

Vì vậy, khi chọn RTK nên đánh giá theo:

Đa hệ → đa tần → anten → thuật toán → khả năng FIX → độ chính xác → IMU → Radio/CORS → phần mềm → thử nghiệm thực tế.