Nghiên cứu khả năng triển khai giải pháp eLORAN ở Việt Nam

Báo cáo "Nghiên cứu khả năng triển khai giải pháp eLORAN ở Việt Nam" trình bày kết quả triển khai giải pháp công nghệ định vị mặt đất (eLORAN) tại một số quốc gia và đề xuất nghiên cứu khả năng triển khai giải pháp eLORAN phục vụ mục đích quốc phòng, an ninh trên lãnh thổ Việt Nam thông qua quá trình tính toán, mô phỏng và đề xuất hướng nghiên cứu trong tương lai. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu khả năng triển khai giải pháp eLORAN ở Việt Nam HỘI NGHỊ TOÀN QUỐC KHOA HỌC TRÁI ĐẤT VÀ TÀI NGUYÊN VỚI PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG (ERSD 2022) Nghiên cứu khả năng triển khai giải pháp eLORAN ở Việt Nam Kim Xuân Bách1, *, Nguyễn Văn Đông1, Đặng Huy Toàn2 1 Cục Bản đồ/Bộ Tổng Tham mưu 2 Công ty Cổ phần đầu tư Hoàng ĐạoTÓM TẮT Hiện nay, hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu (GNSS/GPS) và công nghệ nội địa hóa đã trở nên nhỏgọn và hiệu quả cao. Mặc dù GNSS/GPS đã được chứng minh là dễ bị nhiễu khi cường độ tín hiệu yếu vàhầu hết các phương tiện ứng dụng GNSS/GPS có thể điều hướng. So với GNSS/GPS, eLORAN có khảnăng chống nhiễu tốt hơn và được khuyến cáo sử dụng như một giải pháp thay thế cho GNSS/GPS. Báocáo trình bày kết quả triển khai giải pháp công nghệ định vị mặt đất (eLORAN) tại một số quốc gia và đềxuất nghiên cứu khả năng triển khai giải pháp eLORAN phục vụ mục đích quốc phòng, an ninh trên lãnhthổ Việt Nam thông qua quá trình tính toán, mô phỏng và đề xuất hướng nghiên cứu trong tương lai.Từ khóa: Nhiễu, giả mạo, eLORAN, PeLS, TEK, DEK và GPS/GNSS1. Đặt vấn đề Hệ thống định vị vệ tinh có ưu điểm là phủ sóng toàn cầu, độchính xác cao, công nghệ và thiết bị của hệ thống đã được ứng Vệ tinh Vệ tinhdụng phổ biến rộng rãi cho nhiều mục đích dân sự và quân sự.Tuy nhiên nhược điểm của hệ thống là tính bảo mật chưa cao, Vệ tinhnếu bị gây nhiễu mất tín hiệu sẽ gây khó khăn cho công tác địnhvị, dẫn đường (hình 1). Trong lĩnh vực quân sự, quốc phòng đòihỏi tính bí mật quân sự cao, đảm bảo tính chính xác, kịp thời, Vệ tinhnếu xảy ra trường hợp hệ thống gặp sự cố rủi ro, đối phươnggây nhiễu làm sai lệch vị trí (hình 2) ảnh hưởng đến độ chínhxác định vị và bảo mật dữ liệu cần thiết phải có phương án chiếnlược dự phòng. Hệ thống định vị mặt đất (LPS) ra đời từ những năm đầu thậpkỷ 40 của thế kỷ trước và đã được ứng dụng tại một số quốc gia Nguồn nhiễu Máy thutrên thế giới (Mỹ, Nga, Canada, Nhật Bản, Na Uy, Phần Lan,...) trong các hoạt động dân sự và quân sự. Hệ thống công nghệeLORAN được trang bị với công suất cao nên có ưu điểm là Hình 1. Tín hiệu nhiễu làm biến mất tín hiệu GPSphát tín hiệu mạnh, hoạt động liên tục và hầu như khó bị ngắtsóng hoặc giả mạo tín hiệu, đảm bảo yếu tố bí mật. Ngoài ra có Vệ tinhthể sử dụng eLORAN trên mọi địa hình, địa vật do tín hiệu có Vệ tinh C/Akhả năng truyền xuyên qua các vật cản như tòa nhà, công trình,dưới lòng đất, dưới nước,... và cải thiện đáng kể độ chính xácđịnh vị. Trong những năm gần đây công nghệ ứng dụngeLORAN tiếp tục được duy trì phát triển và khai thác mở rộng Vệ tinh Vệ tinhtrong nhiều lĩnh vực và nhiều quốc gia. Vì vậy vấn đề đặt ra, nếu xảy ra trường hợp bị mất/ngắt tínhiệu vệ tinh hoặc đối phương phát giả mạo tín hiệu, chế áp điệntử phá sóng gây nhiễu sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến ứng dụng thuphát tín hiệu của phương tiện, thiết bị. Khi đó hoạt động củacác phương tiện, thiết bị định vị theo vệ tinh sẽ mất tác dụnghoặc bị sai lệch vị trí không đảm bảo yếu tố bí mật, đó là bàitoán nan giải mà các nhà khoa học cần giải quyết. Hình 2. Vị trí thực bị chuyển rời sang vị trí mới (giả) do ảnh hưởng nhiễu2. Loran-C LORAN là một cải tiến phát triển công nghệ của Mĩ dựa trên hệ thống định vị bằng radio của Anh (GEE),*Tác giả liên hệEmail: bachkx@gmail.com 997đã được sử dụng trong chiến tranh thế giới thứ hai. Trong khi cự ly định vị của GEE là 400 dặm (644 km)thì của LORAN lên tới 1200 dặm (1930 km). Đầu tiên được biết đến là LRN (Loomis Radio Navigation),sau đó Alfred Lê Loomis phát minh ra hệ thống có cự li định vị xa hơn và đóng vai trò chính về nghiên cứuquân sự trong chiến tranh thế giới thứ hai. Hệ thống LORAN được xây dựng trong thế chiến thứ 2 qua sựnghiên cứu phát triển tại Đại học công nghệ Masachusetts tại phòng thí nghiệm rada và được sử dụng rộngrãi cho quân đội Hoa Kỳ và quân đội Hoàng gia Anh. Nguyên tắc định vị Loran: Loran dựa trên sự sai lệch về thời gian của hai tín hiệu nhận được của hai đàiphát khác nhau. Với một khoảng thời gian sai lệch không đổi thì vị trí máy thu thể sẽ nằm trên một hyperbol(LOP) với hai tiêu cự là hai đài phát: - Vị trí của hai đài phát đã được biết trước, vị trí của máy thu sẽ được xác định tại một điểm nào đó trênmột đường hyperbol tùy thuộc vào sự khác nhau về thời gian của hai tín hiệu. Trong điều kiện lý tưởng,hiệu thời gian này sẽ cho biết chính xác hiệu khoảng cách của máy thu đến hai máy phát. - Chỉ với hai máy phát không thể xác định được chính xác vị trí của máy thu, vị trí của máy thu có thể ởbất kì điểm nào trên hyperbol. Cần phải có them một máy phát nữa để có thêm một hyperbol khác. Giaođiểm của hai hyperbol này sẽ là vị trí của máy thu. Phương pháp Loran: một trạm phát tín hiệu được gọi là trạm chủ “the master”, trạm chủ nối với hai trạmcon khác (slave hoặc là secondary). Hiệu thời gian giữa trạm chủ và trạm con thứ nhất sẽ xác định đượcmột đường hyperbol, và sự khác biệt thời gian giữa trạm chủ và trạm con thứ hai sẽ xác định được mộtđường hyperbol khác. Giao điểm của hai đường cong này sẽ cho ra vị trí của máy thu so với vị trí của 3trạm. Những đường cong trên được gọi là đường TD (time difference line): - Trong ...