HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ BEIDOU & CÁC KỸ THUẬT CHỐNG NHIỄU, MÃ HÓA KÊNH,
BẢO MẬT TRUYỀN DỮ LIỆU
1. Giới thiệu chung về hệ thống định vị vệ tinh BeiDou
BeiDou Navigation Satellite System (BDS) là hệ thống định vị toàn cầu do Trung Quốc phát
triển, tương tự GPS (Mỹ), GLONASS (Nga) và Galileo (EU).
Mục tiêu của BDS là cung cấp dịch vụ định vị, đo thời gian và thông tin dẫn đường cho người
dùng dân sự và quân sự trên toàn cầu.
1.1. Quá trình phát triển
BDS-1 (2000–2003): hệ thống khu vực, gồm 3 vệ tinh, phục vụ định vị hai chiều trong
lãnh thổ Trung Quốc.
BDS-2 (2012): mở rộng thành hệ thống khu vực châu Á–Thái Bình Dương, khoảng 14 vệ
tinh.
BDS-3 (2020–nay): trở thành hệ thống toàn cầu, gồm 35 vệ tinh (MEO, GEO, IGSO),
cung cấp dịch vụ trên toàn thế giới.
1.2. Cấu trúc hệ thống
Phân đoạn không gian (Space Segment): chòm vệ tinh 35 chiếc.
Phân đoạn mặt đất (Ground Segment): các trạm điều khiển, theo dõi, tải dữ liệu và
giám sát sức khỏe vệ tinh.
Phân đoạn người dùng (User Segment): máy thu (receiver) trên phương tiện, điện
thoại, drone, radar, thiết bị dẫn đường…
2. Nguyên lý hoạt động định vị
BeiDou sử dụng kỹ thuật đo thời gian truyền sóng vô tuyến (Time of Arrival – TOA).
Mỗi vệ tinh phát tín hiệu gồm:
Mã giả ngẫu nhiên (PRN code): để nhận dạng vệ tinh và xác định khoảng cách giả.
Dữ liệu dẫn đường (Navigation Message): chứa thông tin quỹ đạo, đồng hồ, hiệu chỉnh
ionosphere…
Người dùng nhận tín hiệu từ ≥4 vệ tinh, đo thời gian truyền → tính khoảng cách → xác định vị
trí (x, y, z) và thời gian thực.
3. Tín hiệu và băng tần của BeiDou
B1C: 1575.42 MHz (tương thích GPS L1C).
B2a/B2b: 1176.45 MHz và 1207.14 MHz (tương thích Galileo E5).
B3I: 1268.52 MHz.
Tín hiệu được điều chế bằng BPSK(10), QPSK, BOC, giúp cải thiện khả năng chống nhiễu và
phân biệt tín hiệu.
Hệ thống sử dụng các mã PRN khác nhau cho từng vệ tinh, cùng kỹ thuật DSSS (Direct
Sequence Spread Spectrum) để tăng tỷ số tín hiệu/nhiễu.
4. Kỹ thuật chống nhiễu (Anti-Jamming)
4.1. Các loại nhiễu
Nhiễu ngẫu nhiên (Noise): do môi trường, khí quyển, tán xạ.
Nhiễu có chủ đích (Jamming): phát sóng mạnh chồng lên băng GNSS.
Giả mạo tín hiệu (Spoofing): phát tín hiệu giả có cấu trúc giống BeiDou.
Đa đường (Multipath): tín hiệu phản xạ từ công trình gây sai số.
4.2. Giải pháp phần cứng
Anten RHCP (Right Hand Circular Polarization) chống nhiễu phân cực trái.
Mảng anten (Antenna Array) + Beamforming: tạo chùm thu tập trung về hướng vệ
tinh, loại bỏ nguồn nhiễu.
Lọc băng hẹp (Band-pass filter) để loại bỏ tín hiệu ngoài băng.
Anten Choke-Ring giảm nhiễu phản xạ mặt đất.
4.3. Giải pháp xử lý tín hiệu
DSSS Despreading: tăng độ kháng nhiễu băng hẹp.
Adaptive Filtering / Notch Filtering: loại bỏ tín hiệu nhiễu đặc trưng (tone, CW
jamming).
Time-domain Blanking: tạm loại bỏ mẫu tín hiệu có nhiễu xung mạnh.
Multi-frequency fusion: nếu một tần bị nhiễu, dùng tần khác để duy trì dẫn đường.
RAIM (Receiver Autonomous Integrity Monitoring): kiểm tra chéo dữ liệu từ nhiều
vệ tinh để phát hiện bất thường.
5. Mã hóa kênh (Channel Coding)
5.1. Mục đích
Mã hóa kênh được dùng để:
Phát hiện và sửa lỗi bit trong quá trình truyền.
Tăng độ tin cậy của dữ liệu dẫn đường (Navigation Message).
Bảo đảm hệ thống hoạt động ổn định trong điều kiện SNR thấp.
5.2. Các loại mã sử dụng
CRC (Cyclic Redundancy Check): kiểm tra lỗi khung.
BCH / Reed-Solomon: sửa lỗi khối (block codes).
Convolutional Code + Viterbi decoding: mã sửa lỗi truyền thống cho tín hiệu GNSS.
LDPC (Low-Density Parity-Check) và Turbo Code: mã hiện đại, hiệu quả gần giới
hạn Shannon.
Interleaving: hoán vị bit để tránh lỗi chùm (burst error).
5.3. Ứng dụng trong BeiDou
BDS-3 sử dụng mã hóa kết hợp BCH + LDPC cho dữ liệu tín hiệu B1C/B2a, giúp cải thiện độ
tin cậy và giảm xác suất lỗi bit (BER).
6. Bảo mật và mã hóa dữ liệu truyền (Data Security &
Authentication)
6.1. Nguy cơ
Tấn công giả mạo (spoofing) → định vị sai lệch.
Giả mạo bản tin dẫn đường → sai thông tin quỹ đạo.
Can thiệp điều khiển vệ tinh → nguy cơ an ninh quốc gia.
6.2. Giải pháp bảo mật
1. Navigation Message Authentication (NMA):
oThêm mã xác thực (chữ ký số hoặc MAC) vào dữ liệu dẫn đường.
oCho phép người dùng xác minh nguồn tín hiệu là thật.
2. Mã hóa PRN bí mật cho kênh quân sự:
oDùng chuỗi PRN riêng chỉ có khóa giải mã ở thiết bị được cấp quyền.
3. Delayed-key Cryptography:
oPhát bản tin kèm khóa xác thực đến muộn vài giây → kẻ tấn công khó giả lập thời
gian thực.
4. Kiểm tra thống kê tín hiệu:
oPhát hiện spoofing dựa trên Doppler, hướng sóng (DoA), và cường độ bất thường.
6.3. Mã hóa truyền dữ liệu điều khiển
Kênh truyền mặt đất – vệ tinh thường dùng:
AES-256 hoặc DES-3 cho dữ liệu điều khiển.
RSA/ECC cho xác thực khóa công khai giữa trạm điều khiển và vệ tinh.
PKI (Public Key Infrastructure): quản lý và phân phối khóa trong hệ thống.
7. Kỹ thuật chống giả mạo (Anti-Spoofing)
Phân tích tín hiệu vật lý (Physical Layer): kiểm tra Doppler, pha sóng mang, hướng
sóng.
Cross-check giữa nhiều hệ thống (BDS + GPS + Galileo): nếu một hệ có sai lệch →
nghi ngờ spoofing.
Giám sát mạng (Network-based): hệ thống trạm mặt đất theo dõi tín hiệu GNSS để
phát hiện vùng bị tấn công.
Tích hợp INS/IMU: khi GNSS nghi ngờ, hệ tự dẫn tiếp tục định vị bằng quán tính.
8. Tích hợp và ứng dụng thực tế
Ứng dụng của BeiDou:
Giao thông – vận tải, hàng hải, hàng không.
Quản lý nông nghiệp, giám sát môi trường.
Quân sự – dẫn đường tên lửa, UAV.
Hệ thống cứu nạn và truyền tin ngắn (RDSS).
Lợi thế của BDS so với GPS:
Có kênh thông điệp ngắn (SMS 120 ký tự).
Có vệ tinh IGSO giúp phủ sóng tốt hơn ở vĩ độ thấp.
Độ chính xác dân sự ~2.5 m; quân sự <0.5 m.
Hỗ trợ dịch vụ xác thực tín hiệu (BDS-3 NMA) — tăng khả năng chống giả mạo.
9. Kết luận
Hệ thống định vị BeiDou là một trong bốn hệ thống GNSS toàn cầu mạnh nhất hiện nay.
Nhờ tích hợp các kỹ thuật chống nhiễu, mã hóa kênh, và bảo mật truyền dữ liệu, BDS đạt độ
tin cậy cao trong cả môi trường dân sự và quân sự.
Các hướng nghiên cứu tương lai bao gồm:
Cải tiến thuật toán anti-spoofing bằng trí tuệ nhân tạo;
Phát triển mã hóa lượng tử cho dữ liệu vệ tinh;
Tăng cường tự giám sát integrity (RAIM nâng cao);
Tích hợp multi-GNSS fusion (GPS + BDS + Galileo).
10. Tài liệu tham khảo (Open-access)
1. BeiDou Navigation Satellite System White Paper – en.beidou.gov.cn
2. Wang et al., Research on BeiDou Anti-Spoofing Technology, Satellite Navigation
Journal, SpringerOpen, 2020.
3. Li et al., Advances in BeiDou Navigation Satellite System (BDS), Satellite Navigation,
2020.
4. Yuan et al., Navigation Message Authentication for Civil BDS, ResearchGate, 2018.
5. Lu et al., High-Precision Services of BeiDou BDS-3, Satellite Navigation, 2024.
6. Sewall S., China’s BeiDou: New Dimensions of Great Power, Belfer Center, 2023.