Giải pháp định vị vệ tinh Navistar chính xác từng cm

Rất cần bộ định vị độ chính xác và tin cậy cao

Với sự bùng nổ của các thiết bị cá nhân di động thông minh như máy tính bảng, điện thoại, đồng hồ thông minh…, định vị sử dụng vệ tinh GPS/GNSS không còn xa lạ với người dùng tại Việt Nam, là một phần không thể thiếu trong cuộc sống hàng ngày.

Tuy nhiên, trong thực tế GPS/GNSS còn được sử dụng trong nhiều lĩnh vực đặc thù mà dù được ứng dụng rộng rãi trong đời sống, nhưng người dùng thông thường chưa biết đến nhiều như định vị chính xác; cung cấp thời gian chuẩn (GPS time) dùng để đồng bộ các hệ thống năng lượng, viễn thông, internet, cũng như các giao dịch điện tử trên toàn thế giới; viễn thám sử dụng tín hiệu định vị; giám sát môi trường… Trong đó, công nghệ định vị chính xác (cỡ cm) có vai trò rất quan trọng trong nhiều lĩnh vực chuyên biệt thiết yếu, như trắc địa, bản đồ, giám sát môi trường, dẫn đường phương tiện tự hành, giao thông thông minh, nông nghiệp chính xác…

Tại Việt Nam chưa có các sản phẩm trong nước được nghiên cứu và phát triển hoàn toàn “made in VietNam” mà lại cung cấp độ chính xác tới từng cm. Do đó, những người sử dụng định vị chính xác (chủ yếu trong lĩnh vực đo đạc, trắc địa, bản đồ) vẫn phải dùng các thiết bị ngoại nhập của các hãng như Trimble, Leica, Topcon… và gần đây là các hãng Trung Quốc như South, CHC HuaCe… Các sản phẩm này thường có giá rất đắt (từ vài nghìn USD cho các bộ thu 1 tần số, như R3 của Trimble – hãng thiết bị GPS/GNSS phục vụ trắc địa phổ biến nhất tại Việt Nam và trên thế giới – đến vài chục nghìn USD cho các bộ thu 2 tần số, như Trimble NetR9), và điều này đã cản trở sự phát triển của ứng dụng định vị chính xác tại Việt Nam.

Ngoài ra, đặt trong bối cảnh GPS/GNSS đang trở nên không thể thiếu với nhiều lĩnh vực của đời sống, trong đó có nhiều lĩnh vực ảnh hưởng đến sinh mạng (Safety of Life – SoL) như dẫn đường hàng không, hàng hải, đường bộ; cũng như có ý nghĩa đặc biệt quan trọng như đồng bộ hệ thống trong mạng điện thoại di động, hệ thống truyền tải năng lượng, hệ thống giao dịch điện tử; dẫn đường trong các trang thiết bị quân sự. Các lĩnh vực vừa liệt kê đặt ra những yêu cầu ngặt nghèo không những về độ chính xác mà đặc biệt còn về độ tin cậy, độ an toàn/an ninh trong các dịch vụ định vị GPS/GNSS. Trong thực tế tín hiệu GPS/GNSS được truyền từ các vệ tinh ở độ cao từ 20.000 km đến 35.000 km đến trái đất, vì vậy, khi đến ăng-ten bộ thu, năng lượng tín hiệu còn lại rất yếu (cỡ 158 dBW), vì vậy, tín hiệu GPS/GNSS dễ bị gây nhiễu bởi các hiện tượng tự nhiên.

Ở Việt Nam, trên thị trường đã xuất hiện các thiết bị phá sóng GPS giá rẻ, các thiết bị này hết sức nguy hiểm vì khi lắp trên các phương tiện di chuyển qua các khu vực thiết yếu như sân bay, bến cảng, hay các trạm phát sóng di động, trạm điều độ lưới điện… chúng sẽ phá sóng và vô hiệu hoá các thiết bị định vị cũng như định thời chuẩn sử dụng GPS tại các địa điểm đó.

Bộ giải pháp “made in VietNam”

Nhận thấy được tầm quan trọng ngày càng cao của GPS/GNSS trong phát triển kinh tế – xã hội và đảm bảo an ninh – quốc phòng, ngay từ năm 2004, Trường Đại học Bách Khoa (ĐHBK) Hà Nội đã khởi động các dự án nghiên cứu về công nghệ GPS/GNSS với các đối tác thuộc Liên minh Châu Âu (EU).

Vào tháng 10/2010, trong khuôn khổ Dự án SEAGAL (tài trợ bởi Chương trình khung về phát triển khoa học và công nghệ thứ 7 – FP7 – của EU), Trung tâm Quốc tế Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ định vị sử dụng vệ tinh (NAVIS3) đã được thành lập với định hướng trở thành đơn vị nghiên cứu mũi nhọn, “hub” nghiên cứu về công nghệ GNSS nói chung, và công nghệ định vị Galileo của Châu Âu nói riêng, tại khu vực Đông Nam Á.

Qua nhiều năm thực hiện nghiên cứu cơ bản và ứng dụng, Trung tâm NAVIS đã nghiên cứu và phát triển Giải pháp định vị GPS/GNSS NAVISTAR gồm phần cứng NAVISA, phần mềm NAVISAP và Mạng lưới NAVINET cung cấp dịch vụ định vị chính xác cao cỡ cm, cũng như giám sát chất lượng tín hiệu.

Các thành phần của Giải pháp NAVISTAR: phần cứng NAVISA, phần mềm NAVISAP, và mạng lưới dịch vụ NAVINET.

Mục tiêu chính của giải pháp này là làm chủ các công nghệ lõi (core technologies) trong lĩnh vực định vị GNSS chính xác, giám sát chất lượng tín hiệu, và bảo đảm độ tin cậy, độ an toàn/an ninh trong định vị, qua đó chủ động tự thiết kế và phát triển các giải pháp định vị GPS/GNSS đáp ứng nhu cầu sử dụng đa dạng của người sử dụng trong mọi lĩnh vực có nhu cầu tại Việt Nam.Hệ thống còn cung cấp một giải pháp định vị GNSS chính xác (cỡ cm) toàn diện cho người sử dụng tại Việt Nam và từng bước mở rộng phạm vi cung cấp giải pháp cho người sử dụng trong khu vực Đông Nam Á; Cung cấp một giải pháp nâng cao độ tin cậy và độ an toàn/an ninh trong định vị (một lĩnh vực mới nhưng chưa được đầu tư đúng mức như an ninh mạng tại Việt Nam) thông qua việc phát triển các module giám sát và cảnh báo chất lượng tín hiệu định vị mỗi khi phát hiện phá sóng, và giả mạo tín hiệu; cũng như phát triển các module định vị có khả năng chống phá sóng (anti-jamming), và giả mạo tín hiệu (anti-spoofing) nâng cao độ tin cậy của kết quả định vị. Các module này được tích hợp tại các bộ thu và trạm tham chiếu trong mạng lưới của giải pháp NAVISTAR.

Bộ sản phẩm phần cứng NAVISA

Phó giáo sư, Tiến sĩ Tạ Hải Tùng cho biết: “Hệ thống này tập trung vào hai vấn đề chính là độ chính xác cao và nâng cao an toàn an ninh thông tin trong định vị. Mỗi thành phần của NAVISTAR đều được thiết kế, phát triển, và chế tạo theo các chuẩn công nghệ, giao thức, định dạng đầu ra và luồng dữ liệu tiêu chuẩn, vì vậy, từng thành phần có thể hoạt động độc lập, và tương thích hoàn toàn với các sản phẩm tương tự ngoại nhập. Hay nói cách khác, NAVISA có thể giao tiếp với các phần mềm xử lý dữ liệu của các hãng khác (ví dụ: Trimble), cũng như có thể kết nối vào mạng lưới các trạm tham chiếu (ví dụ: mạng lưới IGS) cũng như tương thích với các phần mềm xử lý dữ liệu định vị tiêu chuẩn đang có trên thị trường (như Trimble, Compass…).

Đại diện nhóm tác giả demo với 2 thành viên Giám khảo NTĐV 2015 trong buổi khảo sát thực tế vào sáng 17/11, về việc sử dụng hệ thống Navistar để vẽ vị trí di chuyển của bộ thu tín hiệu, hiển thị ngay trên máy tính bảng theo thời gian thực và độ chính xác tới cm.

Tuy nhiên, bên cạnh tính mở và khả chuyển như đề cập ở trên, các thành phần NAVISA, NAVISAP, NAVINET cũng được thiết kế tối ưu cho việc tích hợp nhằm mục đích cung cấp một giải pháp định vị toàn diện, và tối ưu trong điều kiện triển khai tại Việt Nam.

Với giải pháp định vị chính xác toàn diện mang tính mạng lưới, tiềm năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như đo đạc, trắc địa, xây dựng bản đồ, giao thông thông minh, dẫn đường phương tiện tự hành, giám sát môi trường, giám sát và mô hình hóa tầng điện ly và hơn hết là cảnh báo thảm họa thiên nhiên hay lĩnh vực an ninh, quốc phòng.

Phó giáo sư, Tiến sĩ Tạ Hải Tùng giới thiệu về khả năng cảnh báo thiết bị phát tín hiệu giả.

Chia sẻ về kế hoạch phát triển tiếp theo, Phó giáo sư, Tiến sĩ Tạ Hải Tùng cho rằng: “Mục tiêu khi phát triển sản phẩm này không dừng lại ở mức nghiên cứu mà hướng tới thương mại hóa. Đầu tiên, Trung tâm phát triển bản rút gọn của giải pháp này dành cho giám sát hành trình nhưng song song sẽ kết hợp với Bộ tài nguyên môi trường triển khai và quảng bá hệ thống này. Tới đây rất kỳ vọng sẽ triển khai rộng không chỉ ở Hà Nội mà sẽ toàn miền Bắc. Tại thời điểm này, chúng tôi mới triển khai ở Việt Nam nhưng sẽ triển khai ở một số nước để kết nối thành mạng lưới trong khu vực. Chúng tôi có dự án của liên minh Châu Âu đủ kinh phí để đặt ở mỗi nước một hệ thống như thế này, kỳ vọng đây là hệ thống đầu tiên của ASEAN kết nối các trạm tham chiếu và giám sát tầng điện lưu tại khu vực ASEAN”.

Đây là một bản giản lược của sản phẩm Navistar dự thi NTĐV 2015 dành cho giám sát hành trình với độ chính xác cao hơn so với các sản phẩm khác bán trên thị trường và đặc biệt là còn có thêm khả năng chống phá sóng và giả mạo tín hiệu.

Chính những ưu điểm và tính thiết thực đã giúp giải pháp Navistar trở thành 1 trong 9 sản phẩm “Công nghệ thông tin triển vọng được ứng dụng” lọt vào vòng Chung khảo của Giải thưởng Nhân tài Đất Việt 2015, để cùng các sản phẩm khác tranh tài vào ngày 18/11 tới.