Tìm hiểu hệ thống định vị toàn cầu Galileo

Mục đích xây dựng hệ thống định vị toàn cầu Galileo khác với GPS, GLONASS, trong khi hai hệ thống này phục vụ cho các mục đích quân sự thì Galileo được xây dựng và vận hành bởi tổ chức phi chính phủ thuộc Liên minh châu Âu EU và nhằm hỗ trợ cho các hoạt động dân sự. Ngoài các nước thuộc khối Liên minh châu Âu (EU), còn có sự tham gia phát triển của các nước khác từ nhiều châu lục như Trung Quốc, Ấn Độ, Israel, Na Uy, Brasil, Chile, Úc,…

Lịch sử hình thành và phát triển của hệ thống GALILEO

a. Lịch sử phát triển
Hệ thống định vị Galileo là một hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu (GNSS) được xây dựng bởi Liên minh châu Âu
  • Từ năm 1999 Cộng đồng chung Châu Âu đã có những nhận thức về sự phụ thuộc vào hệ thống GPS của Mỹ và muốn độc lập khỏi hệ thống.
  • Dự án nghiên cứu hệ thống GALILEO được bắt đầu triển khai thực hiện từ năm 1999 do 4 quốc gia Châu Âu Pháp, Đức, Italia và Anh Quốc
  • Hệ thống định vị Galileo được đặt theo tên của nhà thiên văn học người Ý Galileo Galilei nhằm tưởng nhớ những đóng góp của ông
  • Nhà thiên văn học Galileo – Galilei ( 1564-1642)
  • Vào 26/3/2002 Hội đồng chung Châu Âu đã quyết định tiến hành đề án GALILEO với chi phí tổng cộng khoảng 3,5 tỉ Euro, trong đó khoảng 1,1 tỉ giành cho giai đoạn xây dựng.
  • Ngày 28/12/2005, cơ quan Không gian Châu Âu (ESA) đã phóng vệ tinh GIOVE-A lên quỹ đạo địa tĩnh, bắt đầu bước thử nghiêm cho Chương trình Hệ thống định vị toàn cầu Galileo trị giá 4 tỉ USD.
  • Hệ thống dự kiến sẽ hoạt động đầy đủ và đi vào sử dụng 2008 (theo kế hoạch ban đầu, nay vẫn chưa). Vệ tinh sẽ được phóng bằng tên lửa Ariane V của Cộng đồng Châu Âu và sẽ hoạt động được trong 18 năm.
  • Đến năm 2010 toàn bộ hệ thống sẽ được hoàn thành: 30 vệ tinh Galileo và các trung tâm điều khiển tại mặt đất, 2 trung tâm chính tại Oberpfaffenhofen (Đức) và Fucino (Ý), 1 dự bị tại Tây Ban Nha.
b. Các giai đoạn phát triển
Kế hoạch xây dựng hệ thống Galileo được chia ra lam 3 giai đoạn:
  • Giai đoạn 2001- 2005: Hoàn thành việc thiết kế hệ thống, phóng thử 2 đến 4 vệ tinh để bước đầu xác nhận tính hợp lệ trong thiết kế quỹ đạobvệ tinh và các trạm điểu khiển.
  • Giai đoạn 2006- 2007: Tiếp tục phóng các vệ tinh còn lại và hoàn thành các trạm điều khiển. Khi đưa vào khai thác, toàn bộ hệ thống sẽ có 2 trung tâm vận hành mặt đất, một ở gần Munich của Đức và một ở Fucino cách Rome (Italy) 130 km về phía Đông. Từ ngày 18 tháng 5 năm 2007, EU đ. chính thức nhận việc điều hành toàn bộ dự án Galileo từ một nhóm gồm 8 công ty tư nhân gọi là European Satellite Navigation Industries-nhóm này đã từ bỏ dự án Galileo từ đầu năm 2007.
  • Giai đoạn 2008 – 2010 toàn bộ hệ thống được hoàn thành: 30 vệ tinh Galileo và các trung tâm điều khiển tại mặt đất, 2 trung tâm chính tại Oberpfaffenhofen (Đức) và Fucino (Ý), 1 dự bị tại Tây Ban Nha. Chi phí cho giai đoạn này khoảng 3 tỉ euro.
Tất cả vệ tinh của hệ thống này do Công ty Không gian Ariane phụ trách công tác phóng:
  • Là tổ chức đi đầu chủ yếu của chương trình Galileo, Cục Hàng không vũ trụ châu Âu có kế hoạch lần lượt phóng 3 lần và 2 lần tên lửa Soyuz vào năm 2013, 2014, mỗi lần tên lửa mang theo 2 vệ tinh của hệ thống Galileo.
  • Ngoài ra, Cục Hàng không vũ trụ châu Âu cũng có kế hoạch vào năm 2014 sử dụng một quả tên lửa Ariane được cải tạo đặc biệt để phóng 4 vệ tinh hệ thống Galileo trong 1 lần, đến năm 2015 tiếp tục sử dụng loại tên lửa này để phóng 2 lần
  • Theo Cơ quan vũ trụ châu Âu, đến năm 2014, sẽ có 18 hệ tinh Galileo được đưa vào không gian, đủ để bắt đầu triển khai dịch vụ này một cách rộng rãi. Đến năm 2020 dự kiến hệ thống sẽ hoàn thành với chùm quỹ đạo gồm 27 vệ tinh.
Thông tin hệ thống

Galileo được thiết kế với gồm 30 vệ tinh trong đó 27 vệ tinh hoạt động liên tục bao phủ toàn bộ tín hiệu trên trái đất và 3 vệ tinh dự phòng. Chi tiết như sau:

  • 30 vệ tinh
  • Độ cao quỹ đạo: 23.222 km (quỹ đạo tầm trung)
  • Phân bố trên 3 mặt chính, góc nghiêng 56 độ
  • Tuổi thọ thiết kế của vệ tinh: > 12 năm
  • Trọng lượng vệ tinh: 675 kg
  • Kích thước vệ tinh: 2,7 m × 1,2 m × 1,1 m
  • Năng lượng từ pin mặt trời: 1500 W (tại thời điểm tuổi thọ thiết kế)
  • Chu kỳ quay của vệ tinh: 14 giờ
  • Mỗi mặt phẳng quỹ đạo có 10 vệ tinh trong đó có 1 vệ tinh dự trữ.

b.Phần điều khiển.

  • Gồm 2 trung tâm điều khiển Galileo được xây dựng trên lãnh thổ Châu Âu và 20 trạm sensor Galileo để nhận dữ liệu
  • Các trung tâm điều khiển chủ yếu là kiểm soát trạng thái hoạt động của các vệ tinh, dự đoán quỹ đạo, đồng bộ hóa thời gian của các vệ tinh và cập nhật thông tin về vị trí của các vệ tinh
  • Hệ thống galileo khác với các hệ thống khác là khả năng cung cấp thông tin về chất lượng định vị cho 1 vùng nhất định nào đó
  • Các vệ tinh galileo truyền tín hiệu ở 3 dải tần số khác nhau:
    • 1164 – 1215 MHz
    • 1266-1300 MHz
    • 1559-1591 MHz
  • Hệ thống sẽ truyền tổng cộng 10 loại tín hiệu định vị trong đó có 6 loại tín hiệu dành cho các dịch vụ mở và bảo hiểm nhân mạng, 2 tín hiệu dành cho các dịch vụ thương mại và 2 tín hiệu còn lại dành cho dịch vụ an ninh công cộng và tín hiệu cứu nạn
c. Bộ phận sử dụng.
  • Cũng giống như bộ phận sử dung của các hệ thống định vị khác thì bộ phận sử dụng của hệ thống định vị GALILEO cũng có các thiết bị thu nhận và phát tín hiệu đã dịch mã ỏ tại các trạm thu ở mặt đất đến người sử dụng thông qua các thiết bị thu và nhận tín hiệu tương hỗ.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống Galileo

  • Đến nay, hệ thống Galileo có 4 vệ tinh đang hoạt động trên quỹ đạo, với hai vệ tinh phóng lên vào trung tuần tháng 10 năm ngoái. Các vệ tinh này phục vụ cho giai đoạn kiểm thử trên quỹ đạo (In-Orbit Validation) của hệ thống. Theo nguyên lý, để sử dụng dịch vụ định vị cung cấp bởi hệ thống Galileo đòi hỏi bộ thu phải tiếp nhận tín hiệu của ít nhất 4 vệ tinh trên tại cùng thời điểm.
  • Ngày 17/12/2012, Trung tâm NAVIS thành công trong việc tiếp nhận và giải mã tín hiệu hệ thống Galileo, nhưng vào thời điểm đó hệ thống thử nghiệm phát các bản tin giả, không chứa dữ liệu hợp lệ nên không thể sử dụng dịch vụ định vị.
  • Ngày 27/3 vừa qua, từ 9h15 đến 11h, lần đầu tiên cả 4 vệ tinh thử nghiệm PFM, FM2, FM3, FM4 cùng xuất hiện trên bầu trời Hà Nội và phát đi các bản tin định vị tiêu chuẩn của dịch vụ mở Galileo E1 Open Service.
  • Tại thời điểm đó, bộ thu Navisoft do Trung tâm NAVIS phát triển đã thu nhận tín hiệu, giải mã bản tin định vị và cuối cùng lần đầu tiên thành công trong việc xác định vị trí thông qua sử dụng dịch vụ định vị mở của hệ thống Galileo. Hình ảnh bên trên chỉ rõ vị trí do Navisoft xác định được (các điểm màu vàng).
  • Ngoài ra, bộ thu Navisoft của NAVIS còn có khả năng hoạt động với tín hiệu hệ thống GPS, cũng như trang bị khả năng phối hợp đồng thời tín hiệu đến từ hai hệ thống GPS và Galileo cho một giải pháp định vị, dẫn đường chung.

Bốn dịch vụ về định vị sẽ được cung cấp bởi Galileo:

  • Dịch vụ mở (open service): miễn phí với mọi đối tượng. Người dùng có thể sử dụng 2 tần số L1 và E5A. Độ chính xác đối với máy thu 2 tần số là 4 m cho phương ngang và 8 m cho chiều thẳng đứng. Đối với máy thu 1 tần số (L1), độ chính xác là 15 m và 35 m, tương đương với GPS hiện thời.
  • Dịch vụ trả tiền (commercial service): dành cho các đối tượng cần có độ chính xác < 1 m với một khoản phí nhất định. Dịch vụ này sẽ được cung cấp thông qua tần số thứ 3 (E6).
  • Dịch vụ cứu hộ (safety of life service): dành riêng cho cứu hộ, độ bảo mật cao, chống gây nhiễu sóng.
  • Dịch vụ công cộng (public regulated service): dành riêng cho chính phủ và quân đội của các nước Liên minh châu Âu. Đặc biệt bảo mật, độ tin cậy cao.

Bài viết được tổng hợp thông tin từ Wikipedia và Ungdungmoi.edu.vn

Tìm hiểu hệ thống định vị toàn cầu Galileo
Đánh giá bài viết

Bình luận

Hotline: 096.505.3886