Hệ Thống Galileo

Hệ thống GALILEOGALILEO Positioning System

1.Mục đích của chương trình GALILEO Từ đầu những năm 1990, xuất phát từ nhận

thức về tầm quan trọng chiến lược của hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu GNSS và các ứng dụng liên quan, Châu Âu đã khởi động chương trình EGNOS (còn gọi là GNSS-1), và tiếp tục với chương trình GALILEO (GNSS-2).

GNSS-1 có mang lại lợi ích cho Châu Âu nhưng vẫn chưa đủ do: Thiếu mức độ kiểm soát toàn hệ thống GNSS; Tín hiệu không đảm bảo về tính sẵ có và hiệu năng; Phụ thuộc vào GPS và GLONASS

1.Mục đích của chương trình GALILEO GNSS-2 được đề xuất với một hệ thống hoàn

chỉnh, hoạt động trên phạm vi toàn thế giới, hệ thống GALILEO;

Sử dụng kết hợp GALILEO, EGNOS, GPS/GLONASS sẽ mang lại lợi ích to lớn cho mọi đối tượng sử dụng (cả quân sự lẫn dân sự) với sự gia tăng về hiệu năng, tính ổn định, tính bảo đảm dịch vụ, …

2. GALILEO: Các dịch vụ và hiệu năng

2. GALILEO: Các dịch vụ và hiệu năng Dịch vụ mở (Open Service):

Cung cấp thông tin vị trí, vận tốc và thời gian, miễn phí trực tiếp;

Thích hợp với các ứng dụng mass-market ( máy định vị cá nhân, tích hợp trong điện thoại di động, …);

Có thể sử dụng một hay hai tần số; Ba tín hiệu được phát quảng bá cho OS là E5a, E5b

và L1;

Dịch vụ thương mại (Commercial Service): Cho phép phát triển các ứng dụng thương mại với độ

chính xác cao. Cung cấp các thông tin giá trị gia tăng dùng riêng cho

các ứng dụng chuyên biệt; Một Công ty điều hành GALILEO sẽ xác định mức

hiệu năng và mức đảm bảo chất lượng cần thiết cho từng ứng dụng (cảnh báo thời tiết, tai nạn, thông tin giao thông, cập nhật bản đồ,…);

Công ty điều hành GALILEO cam kết chất lượng dịch vụ với Nhà cung cấp dịch vụ thứ 3 bằng hợp đồng.


Dịch vụ an toàn sinh mạng (Safety of Life Service): Hướng tới các ứng dụng yêu cầu mức an toàn cao

nhất như vận chuyển hành khách hàng không, hàng hải, đường sắt, …

Tín hiệu được phát quảng bá, không mật mã hóa nhưng có khả năng xác thực để đảm bảo tín hiệu nhận được chính là tín hiệu Galileo.

Tín hiệu cho SOL còn có cả tính bảo đảm dịch vụ và cảnh báo phù hợp với từng loại dịch vụ;

Các dịch vụ SOL sử dụng trên băng E5b và L1;


Dịch vụ công (Public Regulated Service): Chỉ dành cho người dùng là các tổ chức chính phủ yêu

cầu mức độ an toàn cao (chống phá nhiễu); Tín hiệu được mật mã hóa với khóa mã được kiểm soát.

Hỗ trợ dịch vụ tìm kiếm cứu nạn (Search and Rescue) Vệ tinh Galileo được trang bị bộ phát đáp cho phép

chuyển tiếp tín hiệu cảnh báo phục vụ tìm kiếm cứu nạn; Dịch vụ Galileo SAR được tích hợp với các hệ thống tìm

kiếm cứu nạn khác như COSPAS/SARSAT.



2. GALILEO: Tần số và Tín hiệu1

2

34

65

2. GALILEO: Tần số và Tín hiệu Các đặc điểm của tín hiệu Galileo:

Các tín hiệu băng rộng được truyền trên băng L làm cho chất lượng bám tín hiệu ổn định và chính xác, có khả năng loại bỏ nhiễu đa đường;

Tương thích tần số vô tuyến, giảm thiểu nhiễu từ/tới các hệ thống khác;

Lựa chọn tần số có hiệu năng tốt với mục đích loại bỏ trễ tầng diện ly với máy thu 2 tần số;

Hoạt động cùng (interoperability) với GPS; Tách biệt tín hiệu dân sự và quân sự nhằm nâng cao

mức an ninh.

2. GALILEO: Tần số và Tín hiệu Mỗi vệ tinh Galileo truyền 6 tín hiệu được ký

hiệu là L1F, L1P, E6C, E6P, E5a và E5b. Tín hiệu L1F:

là tín hiệu mở cho mọi người dùng; bao gồm kênh số liệu (data) và kênh pilot (dataless); Không mật mã hóa; Cũng bao gồm các bản tin integrity và số liệu thương

mại được mật mã hóa; Tốc đọ số liệu là 125bps; Hỗ trợ các dịch vụ OS, CS và SOL;

2. GALILEO: Tần số và Tín hiệu Tín hiệu L1P:

là tín hiệu cấm truy cập trên băng L1; Mã trải phổ và số liệu (data) được mật mã hóa; Hỗ trợ các dịch vụ công (PRS);

Tín hiệu E6C: Là tín hiệu truy cập thương mại trên băng L6; bao gồm kênh số liệu (data) và kênh pilot (dataless); Tốc độ số liệu là 500 bps cho phép truyền thêm số

liệu giá trị gia tăng khác; Là tín hiệu chuyên biệt hỗ trợ các dịch vụ thương mại;

2. GALILEO: Tần số và Tín hiệu Tín hiệu E6P:

là tín hiệu cấm truy cập trên băng E6; Mã trải phổ và số liệu (data) được mật mã hóa; Hỗ trợ các dịch vụ công (PRS);

Tín hiệu E5a: Là tín hiệu truy cập mở trên băng E5; bao gồm kênh số liệu (data) và kênh pilot (dataless); Không mật mã hóa; Tốc độ số liệu là 25bps để dễ dàng giải điều chế; Hỗ trợ các dịch vụ mở (OS);

2. GALILEO: Tần số và Tín hiệu Tín hiệu E5b:

Là tín hiệu truy cập mở trên băng E5; bao gồm kênh số liệu (data) và kênh pilot (dataless); Không mật mã hóa với số liệu và mã trải phổ; Có truyền các bản tin integrity và số liệu thương mại

có mật mã hóa; Tốc độ số liệu là 125bps; Hỗ trợ các dịch vụ mở (OS), CS và SOL;

2. GALILEO: Tần số và Tín hiệu

Tín hiệu L1: tín hiệu Galileo truyền trên băng L1 gồm 3 thành phần L1F-d (data), L1F-p (pilot), L1P.

2. GALILEO: Điều chế

Tín hiệu L1F-d: gồm 3 thành phần số liệu dL1F(t);

mã trải phổ cL1F-d(t);

sóng mang phụ scL1F-d(t);

Điều chế BOCs(1,1) được sử dụng.

Tín hiệu L1F-p : gồm 2 thành phần, là kết quả cộng modulo-2 của mã trải phổ cL1F-p(t) và sóng mang phụ scL1F-

p(t). Điều chế BOCs(1,1) được sử dụng.

Tín hiệu L1P: là kết quả cộng modulo-2 của 3 thành phần số liệu dL1P(t); mã trải phổ cL1P(t) và sóng mang phụ scL1P(t);

Điều chế BOCc(15, 2,5) được sử dụng.


Các hệ số: L1, L1 và L1 điều chỉnh công suất tương đối giữa 4 thành phần, cân bằng công suất truyền giữa L1P và L1F.


Kiểu điều chế tín hiệu như vậy trên băng L1 cho phép tín hiệu được xử lý độc lập ở phía thu.

Có thể viết tín hiệu thu được là:

và

trong đó L1 là trễ truyền dẫn, L1 là pha tín hiệu thu, fL1 là bù tần số (tính cả Doppler).


Tín hiệu E6: tín hiệu Galileo truyền trên băng E6 gồm 3 thành phần E6C-d (data), E6C-p (pilot), E6P.


Tín hiệu E6C-d: gồm 2 thành phần số liệu dE6C(t);

mã trải phổ PRN cE6C-d(t), tốc độ 5,115Mchip/s;

Điều chế BPSK-R(5) với sóng mang E6 được sử dụng.

Tín hiệu E6C-p : điều chế mã trải phổ cE6C-p(t) tốc độ tốc độ 5,115Mchip/s với sóng mang E6. Điều chế BPSK-R(5) được sử dụng.

Tín hiệu E6P: cộng modulo-2 3 thành phần số liệu dE6P(t); mã trải phổ cE6P(t) và sóng mang phụ scE6P(t);

BOCc(10,5) được sử dụng, sau đó điều chế BPSK với sóng mang E6.


Các hệ số: E6, E6 và E6 điều chỉnh công suất tương đối giữa 4 thành phần.


Giống với tín hiệu băng L1, tín hiệu Galileo E6 cũng có thể được nhận và xử lý độc lập ở phía thu.

Có thể viết tín hiệu thu được là:

và

trong đó E6 là trễ truyền dẫn, E6 là pha tín hiệu thu, fE6 là bù tần số (tính cả Doppler).


Tín hiệu E5: tín hiệu Galileo E5 gồm 4 thành phần Kênh số liệu E5a: cộng modulo-2 số liệu dE5a(t) và

mã trải phổ PRN cE5a-d(t) tốc độ 10,23Mchip/s

Kênh pilot E5a: mã trải phổ PRN cE5a-p(t) tốc độ 10,23Mchip/s

Kênh số liệu E5b: cộng modulo-2 số liệu dE5b(t) và mã trải phổ PRN cE5b-d(t) tốc độ 10,23Mchip/s

Kênh pilot E5b: mã trải phổ PRN cE5b-p(t) tốc độ 10,23Mchip/s


Cả 4 kênh được ghép kênh theo kiểu AltBOC(15,10) được biểu diễn như sau:


Trong đó các thành phần hữu ích là:


Còn lai là:


Các sóng mang phụ 4 mức tuần hoàn sử dụng trong AltBOC



Phân bố công suất giữa các thành phần:


Ba cách khác nhau xử lý tín hiệu Galileo E5 ở phía thu: Nhận 1 biên của riêng E5a; Nhận 1 biên của riêng E5b; Nhận cả tín hiệu băng rộng E5 (hay E5a+E5b);

Thực tế là E5a và E5b có thể được thu và xử lý tách biệt.


Mã trải phổ PRN góp phần quan trọng trong tính chất của hệ thống. Bởi vậy mã trải phổ phải được lựa chọn kỹ lưỡng.

Các tham số cần chú ý bao gồm: độ dài mã, liên quan của nó tới tốc độ số liệu, tính tự tương quan và tương quan chéo, thời gian nhận biết tín hiệu.

Mã trải phổ được cấu trúc dạng xếp hàng bao gồm 1 mã sơ cấp chu kỳ ngắn và mã thứ cấp chu kỳ dài;

Mã sơ cấp dựa trên cơ sở Gold code, sử dụng các thanh ghi có độ dài lên đến 25 bit. Mã thứ cấp là dãy đã xác định có độ dài 100 bit.

2. GALILEO: Mã trải phổ

Cấu trúc mã xếp hàng



Documents

Hệ Thống Galileo