Các hệ thống GNSS và chip định vị địa lý

10/22/2019 - 12:00 AM
Với những lợi ích to lớn về kinh tế và quân sự cũng như lợi ích khác (cứu hộ cứu nạn, cảnh báo thiên tai…) có được do công nghệ định vị địa lý mang lại, hàng loạt quốc gia và khu vực trên thế giới đang chạy đua xây dựng hệ thống định vị toàn cầu - GNSS (Global Navigation Satellite System) cho riêng mình nhằm loại bỏ vị thế độc quyền của hệ thống GPS.
        Đến nay, có 7 quốc gia và khu vực tham gia vào cuộc đua xây dựng hệ thống định vị toàn cầu. Và hiện tại trên thế giới đã có và sắp hoàn thành các hệ thống GNSS, như bảng dưới.

Số liệu về các hệ thống GNSS được cập nhật từ nhiều nguồn đến tháng 7 năm 2019
         Năm 2018, Ủy ban An toàn Hàng hải thuộc IMO của Liên Hợp Quốc chính thức công nhận 3 hệ thống GPS, GLONASSBeidou trong hoạt động dẫn đường vô tuyến trên biển ở khu vực châu Á - Thái Bình Dương; hệ thống Galileo đang tập trung hoạt động ở khu vực châu Âu. Những hệ thống còn lại chỉ phủ sóng hoạt động được trong phạm vi địa phương nhỏ. Hiện tại, chỉ có GPSGLONASS là hệ thống có tầm phủ sóng toàn cầu, gồm 2 loại tín hiệu chuẩn (dân sự) và độ chính xác cao (quân sự).

Theo thông tin về kế hoạch hoàn thành các hệ thống GNSS đến năm 2020 thì khu vực châu Á - Thái Bình Dương có mật độ phủ sóng của vệ tinh GNSS cao nhất thế giới, trong đó Việt Nam nằm ở vùng trung tâm mật độ cao nhất (thể hiện ở sơ đồ bên). Tóm lại, thế giới đang chuyển dần từ một hệ thống GPS duy nhất sang 7 hệ thống khác nhau.

        Chip định vị địa lý toàn cầu có mặt trong nhiều loại thiết bị từ nhiều năm trước đến nay. Hiện nay, các smartphone, table… được tích hợp chipset (bộ thu) định vị vệ tinh đa hệ thống. Có nghĩa, chipset hoạt động được với nhiều hệ thống cùng lúc (GPS/ GLONASS /Galileo /Beidou), có khả năng tiếp nhận tín hiệu từ nhiều vệ tinh hơn, với nhiều lựa chọn về giải pháp dựa vào các tham số tối ưu được thiết kế trước. So với các chipset thế hệ cũ, chỉ hoạt động với GPS, chipset đa hệ thống này có độ chính xác, độ tin cậy và đặc biệt độ sẵn sàng trong chức năng định vị được cải thiện rõ rệt. Các chipset định vị địa lý do các hãng dân sự phát triển như Qualcomm, uBlox, Broadcom, CSR,… chỉ có khả năng tiếp cận các tín hiệu dân dụng.
       Trước nay, gần như tất các các thiết bị thu GNSS (chipset) sử dụng tinh thể thạch anh, dao động trước những tần sóng cụ thể để giải mã dữ liệu định vị vệ tinh. Song vào 2018, công ty Rakon của New Zealand tuyên bố phát triển một chip định vị (GPS) lần đầu tiên tạo dao động tinh thể được điều khiển bằng nhiệt độ, nhờ đó thiết bị nhỏ hơn, chi phí sản xuất thấp nhưng vẫn đạt độ chính xác cao.

Chip GPS của  Rakon
         Từ trước đến giờ, kích cỡ luôn là điểm yếu của các thiết bị thu GNSS. Chipset này chứa thiết bị thu sóng "plug and play", chỉ nhỏ bằng móng tay em bé và đủ nhạy cảm để nhận những tín hiệu rất yếu. Do vậy, nó cho phép tích hợp trong những thiết bị nhỏ gọn, như PDA, điện thoại siêu mỏng, đồng hồ, bút máy hay bất cứ thứ gì mà nhà sản xuất có thể tưởng tượng ra và sẽ rất hữu ích khi dùng trong khu vực mật độ cao hay bị nhiễu sóng hoặc nơi tín hiệu yếu.
         Giữa năm 2018, hãng Broadcom thông báo đang chuẩn bị sản xuất đại trà chip định vị có thể xác định được vị trí của thiết bị chỉ sai lệch 30 cm mà thôi. Và Broadcom đã tiết lộ với IEEE Spectrum rằng chúng sẽ xuất hiện trên những smartphone năm 2019. Song Qualcomm mới là cái tên có “máu mặt” nhất trong giới làm chip định vị, theo số liệu từ ABI Research, bởi Qualcomm đang cung cấp chip modem cho hầu hết các ông lớn trong ngành di động – gồm cả iPhone.
       Về lý thuyết, một chip định vị có thể thiết kế để sử dụng cho các hệ thống khác nhau, nhưng điều đó có thể vấp phải các luật về an ninh của một số quốc gia, đặc biệt là nước Mỹ đối với hệ thống  GLONASSBeidou. Giống như việc internet đang phân mảnh thành các cực khác nhau, điều tương tự bắt đầu xảy ra với các chip định vị trên các thiết bị khi chúng phân mảnh để phục vụ cho các thị trường địa phương. Điều đó sẽ làm các nhà sản xuất khó thiết lập chuỗi cung ứng hơn và người tiêu dùng sẽ phải trả mức giá cao hơn.
                                                                                                                                                                                                    Hà Nội, 9/2019
                                                                                                                                                                                                  Nguyễn Quang Chung
Đăng ký nhận bản tin Register