Hoạt động của hệ thống định vị toàn cầu GPS

Hoat dong cua he thong dinh vi toan cau GPS
Một thiết bị nhận GPS điển hình, có thể gắn vào bảng tap-lô của ôtô hay sử dụng cầm tay.

GPS là hệ thống bao gồm các vệ tinh bay trên quỹ đạo, thu thập thông tin toàn cầu và được xử lý bởi các trạm điều khiển trên mặt đất. Ngày nay, khó hình dung rằng có một máy bay, một con tàu hay phương tiện thám hiểm trên bộ nào lại không lắp đặt thiết bị nhận tín hiệu từ vệ tinh.

Năm 1978, nhằm mục đích thu thập các thông tin về tọa độ (vĩ độ và kinh độ), độ cao và tốc độ của các cuộc hành quân, hướng dẫn cho pháo binh và các hạm đội, Bộ Quốc phòng Mỹ đã phóng lên quỹ đạo trái đất 24 vệ tinh. Những vệ tinh trị giá nhiều tỷ USD này bay phía trên trái đất ở độ cao 19.200 km, với tốc độ chừng 11.200 km/h, có nhiệm vụ truyền đi các tín hiệu radio tần số thấp tới các thiết bị thu nhận. Từ những năm đầu thập kỷ 80, các nhà sản xuất lớn chú ý nhiều hơn đến đối tượng sử dụng tư nhân. Trên các xe hơi hạng sang, những thiết bị trợ giúp cá nhân kỹ thuật số PDA (Personal Digital Assistant) như Ipaq của hãng Compaq, được coi là một trang bị tiêu chuẩn, thể hiện giá trị của chủ sở hữu.

Trong số 24 vệ tinh của Bộ quốc phòng Mỹ nói trên, chỉ có 21 thực sự hoạt động, 3 vệ tinh còn lại là hệ thống hỗ trợ. Tín hiệu radio được truyền đi thường không đủ mạnh để thâm nhập vào các tòa nhà kiên cố, các hầm ngầm và hay tới các địa điểm dưới nước. Ngoài ra nó còn đòi hỏi tối thiểu 4 vệ tinh để đưa ra được thông tin chính xác về vị trí (bao gồm cả độ cao) và tốc độ của một vật. Vì hoạt động trên quỹ đạo, các vệ tinh đảm bảo cung cấp vị trí tại bất kỳ điểm nào trên trái đất.

Hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning Systems) bao gồm 3 mảng:

- Mảng người dùng, gồm người sử dụng và thiết bị thu GPS.

- Mảng kiểm soát bao gồm các trạm trên mặt đất, chia thành trạm trung tâm và trạm con. Các trạm con, vận hành tự động, nhận thông tin từ vệ tinh, gửi tới cho trạm chủ. Sau đó các trạm con gửi thông tin đã được hiệu chỉnh trở lại, để các vệ tinh biết được vị trí của chúng trên quỹ đạo và thời gian truyền tín hiệu. Nhờ vậy, các vệ tinh mới có thể đảm bảo cung cấp thông tin chính xác tuyệt đối vào bất kỳ thời điểm nào.

- Mảng còn lại gồm các vệ tinh hoạt động bằng năng lượng mặt trời, bay trên quỹ đạo. Quãng thời gian tồn tại của chúng vào khoảng 10 năm và chi phí cho mỗi lần thay thế lên đến hàng tỷ USD.

Một vệ tinh có thể truyền tín hiệu radio ở nhiều mức tần số thấp khác nhau, được gọi là L1, L2... Những thiết bị nhận tín hiệu GPS thông thường bắt sóng L1, ở dải tần số UHF 575,42 Mhz. Một đài phát thanh FM thường cần có công suất chừng 100.000 watt để phát sóng, nhưng một vệ tinh định vị toàn cầu chỉ đòi hỏi 20-50 watt để đưa tín hiệu đi xa 19.200 km.

Hoat dong cua he thong dinh vi toan cau GPS
Thiết bị nhận GPS cài đặt sẵn trên xe Honda Accord.

Tần số L1 chứa đựng 2 tín hiệu số (mã hoá bằng kỹ thuật số), được gọi là P-code và C/A-code. Mã P nhằm bảo vệ thông tin khỏi những sự truy nhập trái phép. Tuy nhiên, mục đích chính của các tín hiệu mã hóa là nhằm tính toán thời gian cần thiết để thông tin truyền từ vệ tinh tới một thiết bị thu nhận trên mặt đất. Sau đó, khoảng cách giữa 2 bên được tính bằng cách nhân thời gian cần thiết để tín hiệu đến nơi với tốc độ của ánh sáng là 300.000 km/giây(khoảng cách = vận tốc x thời gian).

Tuy nhiên, tín hiệu có thể bị sai đôi chút khi đi qua bầu khí quyển. Vì vậy, kèm theo thông điệp gửi tới các thiết bị nhận, các vệ tinh thường gửi kèm luôn thông tin về quỹ đạo và thời gian. Việc sử dụng đồng hồ nguyên tử sẽ đảm bảo chính xác về sự thống nhất thời gian giữa các thiết bị thu và phát.

Để biết vị trí chính xác của các vệ tinh, thiết bị nhận GPS còn nhận thêm 2 loại tín hiệu mã hóa.

- Loại thứ nhất (được gọi là Almanac data) được cập nhật định kỳ và cho biết vị trí gần đúng của các vệ tinh trên quỹ đạo. Nó truyền đi liên tục và được lưu trữ trong bộ nhớ của thiết bị thu nhận khi các vệ tinh di chuyển quanh quỹ đạo.

- Tuy nhiên, phần lớn các vệ tinh có thể hơi di chuyển ra khỏi quỹ đạo chính của chúng. Sự thay đổi này được ghi nhận bởi các trạm kiểm soát mặt đất. Việc sửa chữa những sai số này là rất quan trọng và được đảm nhiệm bởi trạm chủ trên mặt đất, trước khi thông báo lại cho các vệ tinh biết vị trí mới của chúng. Thông tin được sửa chữa này được gọi là Ephemeris data. Kết hợp Almanac data và Ephemeris data, các thiết bị nhận GPS biết chính xác vị trí của mỗi vệ tinh.

Hiện nay, nếu có bản đồ điện tử, nhiều thiết bị nhận GPS sẽ hiển thị rõ ràng vị trí của bạn qua một màn hình, điều đó giúp cho việc định hướng trở nên cực kỳ thuận lợi. Nhưng nếu tắt thiết bị nhận tín hiệu trong khoảng thời gian chừng 5 giờ đồng hồ, nó sẽ mất đi các Almanac data (hay không còn nhận biết chính xác các vệ tinh trên quỹ đạo trái đất). Khi hoạt động trở lại, thiết bị sẽ cần khoảng thời gian chừng 30 giây để nạp lại thông tin về vị trí của vệ tinh, trước khi cho biết hiện thời bạn đang ở đâu.

Hoạt động của GPS có thể bị ảnh hưởng bởi các yếu tố sau:

- Khi các vệ tinh ở quá gần nhau, chúng sẽ khiến cho việc xác định một vị trí chính xác trở nên khó khăn hơn.

- Vì tín hiệu radio đi từ vệ tinh xuyên qua tầng điện ly và tầng đối lưu, tốc độ cần thiết để tín hiệu truyền tới thiết bị nhận sẽ bị chậm đi. Hệ thống GPS có dự phòng điều đó bằng cách tính thêm khoảng thời gian chậm trễ trung bình, nhưng cũng không được hoàn toàn chính xác.

- Chướng ngại lớn như các dãy núi hay các toà nhà cao tầng cũng làm cho thông tin bị sai lệch.

- Giữa thiết bị nhận (nhất là của người dùng cá nhân) với vệ tinh (có thể không hoàn toàn trùng khớp về mặt thời gian, và các vệ tinh đôi khi chạy lệch khỏi quỹ đạo.

X.O. (theo Wheels24)

Việt Báo

Video nổi bật

Phim Năm Sau Con Lại Về - Hoài Linh , Chí Tài, Nhật Cường, Trường Giang
00:00 / --:--

TIN Khoa Học NỔI BẬT

Nghìn lẻ chuyện tuần qua (12/04 - 18/04)

Bé trai 1 tuổi tử vong tại BV Hồng Ngọc; Máy bay SU-22 rơi xuống biển; Phi công, tiếp viên hàng không được lợi bao nhiêu từ mỗi chuyến hàng xách tay”?; Xà cừ Hà Nội bị đẽo vỏ: Đề nghị công an điều tra... là những tin tức nổi bật được dư luận quan tâm trong tuần qua.

Toàn cảnh Showbiz tuần (12/04 – 18/04)

Lan Ngọc dành giải quán quân Bước nhảy hoàn vũ 2015, "Fast & Furious 7" cán mốc doanh thu 100 tỉ tại Việt Nam, Ngọc Trinh trở thành Nữ hoàng bikini châu Á, Xuân Bắc "chốt" cát-xê 8 tỉ đồng, vượt nhiều tên tuổi lớn, Thân thế ít người biết về 2 người mẫu bán dâm nghìn đô, HH Kỳ Duyên bị tố làm màu, Em út EXO-M lại bị đồn rời nhóm,...

Đội hình kết hợp Chelsea và M.U cực mạnh

Như thường lệ trước các trận đấu lớn, chúng ta hãy cùng lắp ghép một đội hình mạnh nhất từ các ngôi sao của hai đội bóng, tính theo phong độ họ đã thể hiện.

Hóa chất trong nhà: Hiểm họa cho trẻ

Theo bác sĩ Nguyễn Minh Tiến, Trưởng khoa Hồi sức Tích cực - Chống độc bệnh viện Nhi Đồng 1 TP.HCM, trong năm qua bệnh viện Nhi Đồng 1 đã tiếp nhận hơn 50 ca ngộ độc hóa chất. Tuy không để lại hậu quả nặng nề cho trẻ, nhưng điều đáng nói là tình trạng trên xuất phát từ sự bất cẩn của người lớn.

Nhận xét tin Hoạt động của hệ thống định vị toàn cầu GPS

Ý kiến bạn đọc

Viết phản hồi

Bạn có thể gửi nhận xét, góp ý hay liên hệ về bài viết Hoạt động của hệ thống định vị toàn cầu GPS bằng cách gửi thư điện tử tới Lien He Bao Viet Nam. Xin bao gồm tên bài viết Hoat dong cua he thong dinh vi toan cau GPS ở dạng tiếng Việt không dấu. Hoặc Hoạt động của hệ thống định vị toàn cầu GPS ở dạng có dấu. Bài viết trong chuyên đề Tin Khoa Học của chuyên mục Khoa Học.

Activities of the Global Positioning System GPS
Global Positioning System, equipment installation, the receiver, on the ground, the system, the receiver, satellite, signal, communication information, orbit, activities, location, GPS, flight, communication

GPS system consists of satellites in orbit, the global information collected and processed by the ground control station. Today, hard to imagine that there is an aircraft, means a ship or venture out on the installation does not ...

Xem tiếp: Khoa Học


  • Thoi su 24h164 Dan lai chan xe tren quoc loi 1A
    Thời sự 24h(16/4): Dân lại chặn xe trên quốc lội 1A

    Tổng TTCP gọi điện cho đoàn thanh tra cây Hà Nội; Hàng cổ thụ Thủ đô ứa nhựa sau những vết chém lạ; Nửa đêm phá cửa xe đưa thi thể 2 thầy giáo ra ngoài; Chuyện hậu trường be bét của truyền hình thực tế; Thủ đoạn cực kỳ tinh vi của siêu lừa qua Facebook ở HN...là những thông tin thời sự nổi bật trong ngày 15/4.

  • Thoi su 24h174 May bay roi o Binh Thuan
    Thời sự 24h(17/4): Máy bay rơi ở Bình Thuận

    TQ mở rộng phi pháp bãi đá ở Trường Sa; Máy bay rơi ở Bình Thuận, 2 phi công nhảy dù; Hà Nội: Nhiều phố có hàng cổ thụ bị vết 'chém' lạ; 'Trùm' đường dây người mẫu bán dâm cho đại gia ở SG; 5 người đẹp Việt trần tình nghi án "đi khách"; Tai nạn thảm khốc sau bữa tiệc thôi nôi...là những tin tức thời sự nổi bật trong ngày 16/4.

  • Thoi su 24h154 Xin tien chua ung thu cho con
    Thời sự 24h(15/4): 'Xin tiền chữa ung thư cho con'

    8 người tranh chức Cục trưởng Đường sắt VN; Hành động lạ của người mẹ 'xin tiền chữa ung thư cho con'; Chở xác người vứt giữa phố; Khoe 'chiến tích' và ảnh sex để bôi xấu bạn gái cũ; 'Cá chép hóa rồng' 200 tấn trên sông Hàn; Nữ hung thủ giết 3 bà cháu im lặng trong trại giam...là những thông tin thời sự nổi bật trong ngày 14/4.

  • Thoi su 24h144 3 nguoi mot nha bi giet tan nhan
    Thời sự 24h(14/4): 3 người một nhà bị giết tàn nhẫn

     Không tăng giá bán xăng dầu; Trứng kiến 700 ngàn/kg: Dân Hà thành mua cả yến ăn dần; Choáng với váy áo hở bạo của Thanh Lam; Cầm dao cướp tiệm vàng, bị dân vây đánh bầm dập; Nhờ cứu hộ mới đưa được xác nữ sinh khỏi gầm container; 

  • Thoi su tuan qua Ho bien 100 trieu thanh 130 ty
    Thời sự tuần qua: Hô biến 100 triệu thành... 130 tỷ

    Tiếp tục tăng giá viện phí; Bị “chôn sống” khi ngăn cản thi công quốc lộ 1A; Bức ảnh nướng gà bằng đèn khò gây bão; ‘Thổi’ giá thiết bị từ 100 triệu lên 130 tỷ; Thực hư vụ nữ sinh bị hiếp và giết ở Hà Nội...

  • Dieu chinh gia dich vu y te
    Điều chỉnh giá dịch vụ y tế

    Theo phân tích từ Bộ Y tế, việc điều chỉnh giá dịch vụ y tế, đối với người bệnh có thẻ bảo hiểm y tế (BHYT) được lợi đầu tiên vì được thụ hưởng dịch vụ y tế chất lượng tốt hơn...

  • Phi cong va tiep vien VNA bi bat tai Han Quoc
    Phi công và tiếp viên VNA bị bắt tại Hàn Quốc

    Cục Hàng không VN đang tiến hành rà soát lại tất cả các khâu soi chiếu an ninh tại Cảng Hàng không Quốc tế Nội Bài để lãm rõ nguyên nhân phi công và tiếp viên Vietnam Airlines có thể “qua mặt” anh ninh vận chuyển 6kg vàng từ..

  • Gan camera tren mu CSGT
    Gắn camera trên mũ CSGT

    Chỉ mang tính thử nghiệm, nhưng việc gắn camera trên mũ CSGT đã đem lại nhiều hiệu quả, khiến người vi phạm giao thông tâm phục, khẩu phục.

  • Nhung ky an trong lich su to tung Viet Nam
    Những kỳ án trong lịch sử tố tụng Việt Nam

    5 người cùng bị truy tố về tội giết người trong một vụ án. Kỳ án 'ma cũ bắt nạt ma mới' và sự thật bất ngờ; Kỳ án “Chúc Anh Đài” thời @ chuyên đi trộm cắp; Kỳ án tòa xử buộc người không vay phải trả nợ...

  • Be gai bi bong o truong Mam non
    Bé gái bị bỏng ở trường Mầm non

    Bé gái 3 tuổi bỏng nặng phần bụng, ngực và một phần cổ, mặt vì bị bạn đốt váy trong lớp học tại trường mầm non ở thị trấn thuộc huyện Lục Yên, tỉnh Yên Bái.

  • Su kien quoc te noi bat 124 184
    Sự kiện quốc tế nổi bật (12/4 - 18/4)

    Bà Hillary Clinton sẵn sàng chạy đua vào Nhà Trắng năm 2016; ông Putin trực tiếp giải đáp thắc mắc trên truyền hình; Hàn Quốc công khai cuộc phỏng vấn cuối đời cố Chủ tịch Keangnam; Triều Tiên kỷ niệm sinh nhật Chủ tịch Kim Nhật Thành... là những tin tức nổi bật trong tuần qua.

  • Nghin le chuyen tuan qua 1204 1804
    Nghìn lẻ chuyện tuần qua (12/04 - 18/04)

    Bé trai 1 tuổi tử vong tại BV Hồng Ngọc; Máy bay SU-22 rơi xuống biển; Phi công, tiếp viên hàng không được lợi bao nhiêu từ mỗi chuyến hàng xách tay”?; Xà cừ Hà Nội bị đẽo vỏ: Đề nghị công an điều tra... là những tin tức nổi bật được dư luận quan tâm trong tuần qua.

  • Diem nhanh tin suc khoe quan trong tuan qua 134 194
    Điểm nhanh tin sức khỏe quan trọng tuần qua (13/4 - 19/4)

    Nhiều người bệnh bức xúc vì bác sĩ vô tâm, chẩn đoán nhầm; những chú ý đặc biệt khi ăn hải sản, món ăn mùa hè, bỏ túi những bí quyết phòng tránh bệnh ngày nắng nóng, thêm nhiều khám phá thú vị về chuyện "yêu" và sức khỏe giới tính,... là những tin sức khỏe quan trọng tuần qua. ------------ Xem thêm: Điểm nhanh tin sức khỏe quan trọng tuần qua (13/4 - 19/4), http://vietbao.vn/Suc-khoe/Diem-nhanh-tin-suc-khoe-quan-trong-tuan-qua134-194/2147554199/248/ Tin nhanh Việt Nam ra thế giới vietbao.vn

  • Toan canh Showbiz tuan 1204 1804
    Toàn cảnh Showbiz tuần (12/04 – 18/04)

    Lan Ngọc dành giải quán quân Bước nhảy hoàn vũ 2015, "Fast & Furious 7" cán mốc doanh thu 100 tỉ tại Việt Nam, Ngọc Trinh trở thành Nữ hoàng bikini châu Á, Xuân Bắc "chốt" cát-xê 8 tỉ đồng, vượt nhiều tên tuổi lớn, Thân thế ít người biết về 2 người mẫu bán dâm nghìn đô, Hoa hậu Kỳ Duyên bị tố làm màu trong việc bán dưa hấu, CL (2NE1) chỉ chịu thua Tổng thống Nga, Em út EXO-M lại bị đồn rời nhóm, "Bạn gái ngực lép" úp mở tuyên bố chia tay G-Dragon,...là những thông tin giải trí nổi bật trong tuần. ------------ Xem thêm: Toàn cảnh Showbiz tuần (12/04 – 18/04), http://vietbao.vn/The-gioi-giai-tri/Toan-canh-Showbiz-tuan-1204-1804/2147554226/49/ Tin nhanh Việt Nam ra thế giới vietbao.vn

  • Tin An ninh Phap luat tuan qua 1204 1804
    Tin An ninh - Pháp luật tuần qua (12/04 - 18/04)

    Người mẫu, hoa khôi... bán dâm giá nghìn đô; Phi công và tiếp viên VNA bị bắt tại Hàn Quốc; Thảm án 3 bà cháu bị chém chết; Điều chưa biết về vụ trộm táo bạo nhất lịch sử; Những phi vụ táo tợn của “Băng cướp Hắc Long”; Bóc mẽ những chiêu thức tinh vi trong thế giới cá độ online;......là những tin đáng chú ý trong tuần. ------------ Xem thêm: Tin An ninh - Pháp luật tuần qua (12/04 - 18/04), http://vietbao.vn/An-ninh-Phap-luat/Tin-An-ninh-Phap-luat-tuan-qua-1204-1804/2147554187/218/ Tin nhanh Việt Nam ra thế giới vietbao.vn