[GPS] Thiết bị thu GPS hoạt động thế như thế nào - Phần 2: A-GPS là gì?

Như đã trình bày trong bài trước về [GPS] Thiết bị thu GPS hoạt động như thế nào, quá trình tìm kiếm vệ tinh sẽ trải qua nhiều bước và không phải lúc nào cũng diễn ra suôn sẻ. Quá trình này chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như thời tiết, vật cản, độ nhạy của bộ thu, và nhiễu sóng.

Sau khi thiết bị GPS khởi động và tìm được ít nhất một vệ tinh, bộ thu sẽ nhận được dữ liệu ephemeris để xác định tọa độ của vệ tinh đó. Đồng thời, bộ thu cũng sẽ nhận dữ liệu almanac, giúp dự đoán tọa độ của các vệ tinh khác, từ đó hỗ trợ quá trình tìm kiếm các vệ tinh tiếp theo trở nên dễ dàng hơn. Thời gian tải xuống ephemeris khoảng 30 giây, tuy nhiên, thời gian tải xuống almanac có thể lên đến 12,5 phút trong điều kiện ngoài trời và không có nhiễu sóng. Có thể thấy, quá trình này khá tốn thời gian, vì bộ thu cần thu ít nhất 4 vệ tinh để bắt đầu quá trình định vị. Thời gian từ khi khởi động đến khi sẵn sàng định vị được gọi là Time to First Fix (TTFF).

Để giảm thời gian TTFF, chúng ta có khái niệm Assisted GPS (A-GPS). A-GPS cung cấp các dữ liệu cần thiết cho quá trình tìm kiếm và thu thập vệ tinh, giúp bộ thu nhanh chóng kết nối với các vệ tinh mà không cần phải tải toàn bộ dữ liệu ephemeris và almanac từ vệ tinh (một quá trình tốn thời gian). Thay vào đó, A-GPS cung cấp dữ liệu sẵn có, giúp quá trình thu thập và kết nối diễn ra nhanh chóng hơn. Các dữ liệu này bao gồm: ephemeris, vị trí tương đối của thiết bị thu, mô hình tầng điện ly (Ionospheric Model), và thời gian thực.

Máy thu GPS có số lượng kênh theo dõi hạn chế và phải phân bổ mỗi kênh cho một vệ tinh. Với sự hỗ trợ của A-GPS, bộ thu có thể loại bỏ những thông tin chưa biết (như các vệ tinh cần thu thập), nhờ vào danh sách các vệ tinh có thể nhìn thấy từ A-GPS. Điều này giúp bộ thu phân bổ các kênh cho các vệ tinh này một cách hiệu quả, tiết kiệm thời gian tìm kiếm các vệ tinh khó thu thập.

Thông qua thông tin vị trí của máy thu (do A-GPS cung cấp) và chuyển động của các vệ tinh, bộ thu có thể tính toán được vận tốc tương đối của vệ tinh. Thông tin về vị trí và vận tốc của máy thu còn giúp tính toán hiệu ứng Doppler, từ đó giảm thiểu số Doppler bins cần thu thập. Nhờ vào dữ liệu ephemeris đã được cung cấp, thiết bị thu sẽ không phải tốn thời gian giải mã dữ liệu từ vệ tinh. Đồng thời, nếu đã có dữ liệu của tất cả các vệ tinh có thể nhìn thấy thì không cần sử dụng almanac.

Trong bài tiếp theo, chúng ta sẽ đề cập đến hai mô hình chính của A-GPS.