Thứ năm, 24 Tháng bảy 2003, 15:11 GMT+7

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

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 ...



  • Thoi su 24h184 De cu nguoi thay Tuong Ngo
    Thời sự 24h(18/4): Đề cử người thay Tướng Ngọ

    Cả nước hơn 7.000 ca sởi, Hà Nội đang đỉnh dịch; Bộ Công an đề cử người thay Tướng Ngọ; Bầu Kiên: Từ siêu xe đến dép tổ ong ngày ra tòa; Thảm cảnh gia đình vụ nổ mìn kinh hoàng 2 người chết

  • Thoi su trong ngay Ong Gia khai ve bau Kien
    Thời sự trong ngày: Ông Giá khai về bầu Kiên

    Nạn nhân vụ Cát Tường bị rạch bụng sau khi chết?; Hoãn phiên xử bầu Kiên và đồng phạm; Ông Trần Xuân Giá khai gì về bầu Kiên?; Nổ súng xối xả trong nhà nghỉ chấn động Cần Thơ; Tai nạn thảm khốc trên cao tốc, 5 người chết...

  • Thoi su 24h164 Xe cho xang chay giua pho
    Thời sự 24h(16/4): Xe chở xăng cháy giữa phố

    Ông Võ Văn Thưởng nhậm chức Phó bí thư TP.HCM; Hợp long cầu dây văng lớn nhất Việt Nam; Hoang mang số liệu trẻ tử vong do dịch sởi; Hà Nội: Cháy lớn tại khu công nghiệp Vĩnh Tuy

  • Thoi su trong ngay 2 ca si bi cuop giua Sai Gon
    Thời sự trong ngày: 2 ca sĩ bị cướp giữa Sài Gòn

    Bộ Giáo dục xin 34 nghìn tỷ đổi mới chương trình; Dừng xử vụ Cát Tường, trả hồ sơ điều tra bổ sung; Chết tức tưởi sau khi bác sĩ rút 3 lọ tủy sống; Hai ca sỹ bị cướp giữa Sài Gòn...

  • Thoi su tuan qua Ca nha bi cuon vao gam oto
    Thời sự tuần qua: Cả nhà bị cuốn vào gầm ôtô

    Đường Trường Chinh bị nắn cong như thế nào; Nóng trước phiên xử vụ Cát Tường; Kỳ lạ hai xe ô tô chung biển số xanh “san bằng tất cả”; Nữ sinh mang thai ngất ở lớp rồi tử vong; Vì sao không công bố dịch sởi?...

  • Nghin le chuyen tuan qua 134 204 Benh soi lan rong hang tram tre tu vong
    Nghìn lẻ chuyện tuần qua (13/4 - 20/4): Bệnh sởi lan rộng, hàng trăm trẻ tử vong

    Số trẻ mắc sởi tăng cao, số ca tử vong do sởi và các biến chứng do sởi chưa có dấu hiệu dừng lại khiến người dân hoang mang, còn các cơ sở y tế thì phải gồng mình chống quá tải trong suốt một tuần qua.

  • Tin An ninh Phap luat tuan qua 1304 1904
    Tin An ninh – Pháp luật tuần qua (13/04 – 19/04)

    Hà Tĩnh: dân bắt công an, phá nhà cán bộ; Tòa trả hồ sơ, yêu cầu điều tra lại vụ Cát Tường; Hoãn phiên tòa xét xử \'Bầu Kiên\' và đồng phạm; Xả súng kinh hoàng vào cảnh sát ở Cần Thơ; Dương Chí Dũng có \'cửa\' thoát án tử?; Thiêu sống người tình vì ngoại tình với con trai;..........là những tin đáng chú ý trong tuần.

  • Toan canh Showbiz tuan 134 194
    Toàn cảnh Showbiz tuần (13/4 – 19/4)

    NSND Trịnh Thịnh qua đời, cuộc chia tay gây tiếc nuối của "cặp đôi vàng" Trương Ngọc Ánh - Trần Bảo Sơn, ca sĩ Minh Quân phanh phui sự hào nhoáng giả tạo của showbiz, người mẫu Phương Mai, Nathan Lee bị lên án vì "mạt sát" Huyền Chip, hay HH Trúc Diễm, Bà Tưng, diễn viên Kim Hiền, ca sĩ Lâm Chi Khanh đều liên tiếp bật mí tình yêu với người hâm mộ là những thông tin nổi bật của showbiz Việt trong tuần qua.

  • Toan canh kinh te tuan 13 1942014
    Toàn cảnh kinh tế tuần 13 - 19/4/2014

    Kể từ ngày 16/04, Tòa án Nhân dân Thành phố Hà Nội sẽ bắt đầu xét xử bầu Kiên và những con số trong vụ án này thu hút sự quan tâm của đông đảo dư luận. Ngoài ra, những thông tin xung quanh làn sóng sáp nhập ngân hàng, gói tín dụng 50.000 tỷ đồng... cũng là những sự kiện tài chính nóng hổi được dự luận quan tâm.

  • Tong hop Doi song tuan qua 134 204
    Tổng hợp Đời sống tuần qua (13/4 - 20/4)

    Dịch sởi hoành hành gây ra những nỗi đau xé lòng và nhiều câu chuyện đáng bàn khác; Số phận của những em bé bị đẩy vào nạn tảo hôn; Tâm sự đắng lòng của những người đồng tính; Xót xa những phận gái bị lừa trở thành gái mại dâm; Những cách dạy con hay, mẹo vặt hữu ích cho gia đình; Nhức nhối vấn đề thực phẩm bẩn là những tin tức nổi bật tuần qua...