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

Việt Nam đối phó với dịch MERS như thế nào?
00:00 / --:--

TIN Khoa Học NỔI BẬT

Hé lộ những điều ít biết về cuộc sống cá nhân của Ronaldo

Từ trước tới nay, Cristiano Ronaldo luôn được nhiều người biết đến bởi khả anh là một trong những siêu sao hàng đầu trong làng túc cầu giáo. Hãy cùng điểm lại những điều ít biết xung quanh cuộc sống cá nhân của tiền đạo 30 tuổi này.

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 24h306 Nhan chung moi vu ong Chan
    Thời sự 24h(30/6): Nhân chứng mới vụ ông Chấn?

    Xuất hiện nhân chứng mới, ông Chấn chưa thể nhận 7,2 tỷ?; Hình ảnh Kỳ Duyên, Mai Phương Thúy không bao giờ muốn nhìn lại; Khách ném lọ cà tại sân bay bị phạt 750 nghìn; Dân quân cầm đầu nhóm côn đồ chém người như phim...là những thông tin thời sự nổi bật trong ngày 30/6.

  • Thoi su 24h296 Tai xe kien may toc do ban dieu
    Thời sự 24h(29/6): Tài xế kiện máy tốc độ "bắn điêu"

     Nhiều Bí thư Tỉnh ủy trực tiếp kiểm tra thi THPT quốc gia; Nhạc sĩ Phan Huỳnh Điểu qua đời; Bỏ 55 triệu mua cây hồng trăm bông đẹp lòng vợ trẻ; Bị đặt bẫy, tài xế quyết kiện máy tốc độ "bắn điêu"?; 

  • Thoi su tuan qua Dai gia bi tat axit tren xe Lexus
    Thời sự tuần qua: Đại gia bị tạt axit trên xe Lexus

    VTC chính thức trực thuộc VOV; GDP tăng 6,28%, cao nhất 5 năm; Đại gia đất Cảng bị tạt a xít trên xe Lexus; Bão số 1 làm 11 người chết, mất tích; Sông Hồng đoạn qua Hà Nội bất ngờ bị lấp chui; Mẹ già ngất xỉu khi con trai "biếu" quan tài; Tiếp viên múa thoát y trong nhà hàng ở Sài Gòn ... là những thông tin thời sự nổi bật tuần qua.

  • Thoi su 24h276 Nuoc beo bun pho lam tu mo bo thoi
    Thời sự 24h(27/6): Nước béo bún phở làm từ mỡ bò thối

    Tàu hỏa BắcNam tông ôtô văng xuống hồ nước; Phát hiện thi thể sơ sinh bị vứt trong sọt rác; Nước béo bún phở làm từ mỡ bò thối... là những thông tin thời sự nổi bật trong ngày 27/6.

  • Thoi su 24h266 CSGT chi duoc dung xe 5 truong hop
    Thời sự 24h(26/6): CSGT chỉ được dừng xe 5 trường hợp

    GDP tăng 6,28%, cao nhất 5 năm; TP.HCM: Ngày 1/7 thu phí đường bộ đối với xe máy; Án mạng rúng động làng quê: Kẻ thủ ác là con rể?; CSGT chỉ được dừng xe trong 5 trường hợp; Lý giải đường sắt trên cao HN “uốn lượn" mềm mại...

  • Nhung dam cuoi dat vang gay xon xao
    Những đám cưới "dát vàng" gây xôn xao

    Hình ảnh một số cô dâu đeo đầy vàng trong đám cưới ở một số nơi ở Việt Nam không chỉ khiến nhiều người trầm trồ mà còn là tâm điểm của các cuộc tranh luận trên mạng xã hội.

  • Nu sinh tu tu vi bi tung clip sex
    Nữ sinh tự tử vì bị tung clip sex

    Chưa bao giờ chuyện lạm dụng Internet, mạng xã hội để bêu xấu, hạ nhục nhau, tung ảnh nóng, clip riêng tư của người khác lên cho bàn dân thiên hạ xem lại phổ biến như hiện nay.

  • Ha Noi sap xu ly nguoi noi tuc
    Hà Nội sắp “xử lý” người nói tục

    Để đẩy lùi nạn mất dạy trong quần chúng nhân dân, chúng ta phải trao tặng các danh hiệu cá nhân không mất dậy, gia đình không mất dậy...cho người không nói bậy.

  • Su that tro thoi mien bo thuoc me gay an
    Sự thật trò "thôi miên, bỏ thuốc mê" gây án

    Cộng đồng mạng đang lan truyền hàng loạt hình ảnh về hai người phụ nữ nhờ mở iPhone rồi thôi miên lấy trộm tài sản. PV đã tìm đến địa bàn được cho là hai người này "làm việc". ------------ Xem thêm: Sự thật trò "thôi miên, bỏ thuốc mê" gây án, http://vietbao.vn/tp/Su-that-tro-thoi-mien-bo-thuoc-me-gay-an/11824364/ Tin nhanh Việt Nam ra thế giới vietbao.vn

  • Hoa don tien dien tang
    Hoá đơn tiền điện tăng

    Thời tiết nắng nóng kỷ lục lên tới 40 – 45 độ C những ngày tháng 5, cộng với ảnh hưởng từ việc điều chỉnh tăng giá bán điện kể từ ngày 16/3 khiến cho hoá đơn tiền điện không ngừng tăng vọt.

  • Nghin le chuyen tuan qua 2106 2706
    Nghìn lẻ chuyện tuần qua (21/06 - 27/06)

    Hoàn lưu bão số 1 làm 15 người chết và mất tích; Xe khách lao xuống vực ở đèo Lò Xo; Sóng lạ đè sóng không lưu Tân Sơn Nhất; Miễn nhiệm bác sĩ giẫm chân lên giường: Nên hay không?; Mạng xã hội và ‘chiếc phanh’ của tình người; Đầu năm 2016 sẽ được hưởng BHXH một lần... là những tin tức nổi bật được dư luận quan tâm trong tuần qua.

  • Toan canh kinh te tuan 2106 27062015
    Toàn cảnh kinh tế tuần 21/06 - 27/06/2015

    Giá điện tăng bất thường được lý giải do mức sử dụng điện năng tăng khiến lượng tiêu thụ điện tăng, thiết bị đo đếm, công tơ điện có vấn đề hay sự tù mù trong cách tính của “nhà đèn”… ------------ Xem thêm: Toàn cảnh kinh tế tuần 21/06 - 27/06/2015, http://vietbao.vn/Kinh-te/Toan-canh-kinh-te-tuan-2106-27062015/2147573276/47/ Tin nhanh Việt Nam ra thế giới vietbao.vn

  • Tin An ninh Phap luat tuan qua 2106 2706
    Tin An ninh - Pháp luật tuần qua (21/06 - 27/06)

    Nữ sinh tự tử vì bị tung clip sex; Tội phạm hoạt động theo kiểu "xã hội đen"; Nạn trộm chó và những vụ xử “cẩu tặc” rúng động; Tình trạng tội phạm dùng axit để gây án; Trùm ma túy Tàng Keangnam bị bắt giữ như thế nào?; Điều khiển xe tang vật "đi nhầm" vào chốt 141;......là những tin đáng chú ý trong tuần. ------------ Xem thêm: Tin An ninh - Pháp luật tuần qua (21/06 - 27/06), http://vietbao.vn/An-ninh-Phap-luat/Tin-An-ninh-Phap-luat-tuan-qua-2106-2706/2147573264/218/ Tin nhanh Việt Nam ra thế giới vietbao.vn

  • Toan canh kinh te tuan 1406 20062015
    Toàn cảnh kinh tế tuần 14/06 - 20/06/2015

    Giá xăng tiếp tục được điều chỉnh tăng thêm 275 đồng/lít vào chiều ngày 19/6, hóa đơn tiền điện sinh hoạt tháng 5 ở Hà Nội tăng gấp đôi, gấp ba, khiến nhiều hộ dân phát hoảng,trong hơn 1 tháng lại đây lãi suất huy động có tăng trở lại khéo theo khả năng lãi suất cho vay cũng có thể điều chỉnh tăng theo, việc nhiều loại phí, lệ phí bất hợp lý “đánh” lên gia

  • Tin An ninh Phap luat tuan qua 1406 2006
    Tin An ninh - Pháp luật tuần qua (14/06 - 20/06)

    'Thánh cô cô bóc' hay căn bệnh ảo tưởng quyền lực mạng?; Những vụ bắt cóc trẻ nhỏ gây ám ảnh nhất trong lịch sử; Tình hình tội phạm ma túy diễn biến phức tạp; 'Nóng' chuyện va chạm giao thông rồi xử nhau: Kinh nghiệm xử lý; Chiếc xe gian “4 tuổi” chạm mặt cảnh sát 141;......là những tin đáng chú ý trong tuần. ------------ Xem thêm: Tin An ninh - Pháp luật tuần qua (14/06 - 20/06), http://vietbao.vn/An-ninh-Phap-luat/Tin-An-ninh-Phap-luat-tuan-qua-1406-2006/2147571368/218/ Tin nhanh Việt Nam ra thế giới vietbao.vn