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

TIN Khoa Học NỔI BẬT

Nóng: Sẽ có 1 triệu liều vắcxin Ebola vào cuối năm 2015

Trong bối cảnh virus Ebola đang khiến cả thế giới lo ngại, Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) vừa đưa ra thông báo đáng chú ý là sẽ có 1 triệu liều vắcxin Ebola được sản xuất vào cuối năm 2015.

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 ...

CÓ THỂ BẠN QUAN TÂM


  • Thoi su 24h2310 Nu tai xe dam 10 nguoi nhap vien
    Thời sự 24h(23/10): Nữ tài xế đâm 10 người nhập viện

    Tách huyện Phú Quốc, Kiên Giang bầu Phó chủ tịch; Sở Y tế báo cáo khẩn vụ bé gái tử vong ở Quốc Oai; Khoảnh khắc hiếm thấy của các BTV nổi tiếng VTV; Nữ tài xế đâm 10 người nhận đạp nhầm chân ga

  • Thoi su 24h2110 Ong Ba Thanh vang mat tai ky hop QH
    Thời sự 24h(21/10): Ông Bá Thanh vắng mặt tại kỳ họp QH

    Ông Nguyễn Bá Thanh vắng mặt tại kỳ họp QH; Điều lạ ở ‘lãnh địa’ của xe quá tải; Dư luận trái chiều về cái chết của TTGT nhảy lầu; Trưởng phòng y tế huyện bị chém vỡ sọ...

  • Thoi su 24h1810 No kinh hoang tai TPHCM
    Thời sự 24h(18/10): Nổ kinh hoàng tại TP.HCM

    Vì sao BS Tường không bị truy tố tội "Giết người"?; Nữ PGĐ Sở nói gì về vụ ẩu đả tại khách sạn; Trộm đột nhập siêu thị đã qua mặt bảo vệ thế nào; Thiếu nữ lớp 9 bị cố tình đánh chết để bịt đầu mối...

  • Thoi su 24h1710 Mr Dam lai vung tien choi troi
    Thời sự 24h(17/10): Mr Đàm lại vung tiền chơi trội

    Sự cố sập hàng loạt website: Nghi vấn bị phá hoại; Xuất hiện xe đặc chủng 13 tỷ chuyên ‘bắt’ xe quá tải; Mr.Đàm lại vung tiền chơi trội; Bộ CA điều tra vụ tàu Sunrise 689 bị cướp biển; Cảnh khó tin tại đường trên cao Hà Nội; 

  • Thoi su 24h1610 HN sap phat nguoi thong qua camera
    Thời sự 24h(16/10): HN sắp "phạt nguội" thông qua camera

    Bệnh viện lớn nhất TPHCM lên tiếng vụ đấu thầu thuốc; Phá đường dây mại dâm trăm đô, chỉ tiếp khách Tây; Hà Nội sắp "phạt nguội" thông qua 450 camera; Giết cha ở Vĩnh Long mang xác lên Sài Gòn phi tang;

  • Ban tin suc khoe tuan tu 19 2510
    Bản tin sức khỏe tuần (từ 19 - 25/10)

    Nhiều nghi vấn vụ bé gái chết bất thường tại bệnh viện Quốc Oai: Chẩn đoán rối loạn tiêu hóa, chết vì viêm màng não?; Bác sỹ "ế ẩm", giáo sư đông nghẹt “khách”; Bệnh viện K bị tố “nhũng nhiễu” bệnh nhân; Dầu bẩn Đài Loan nghi lấy nguyên liệu từ Việt Nam?; Bị cúm khi mang thai có nguy hiểm không?; Những cách giảm cân bằng bưởi hiệu quả nhất; Tác dụng phụ kỳ diệu của cực khoái với nam giới; Dùng nước hoa có thể gây ung thư?... là những tin sức khỏe nổi bật tuần qua.

  • Nghin le chuyen tuan qua 1910 2510
    Nghìn lẻ chuyện tuần qua (19/10 - 25/10)

    Khai mạc kỳ họp thứ 8 Quốc hội khóa 13; Bé gái chết bất thường ở bệnh viện; Nội Bài, Tân Sơn Nhất bị xếp hạng sân bay tệ nhất châu Á; Gửi iPhone qua bưu điện, nhận... 2 cục đá; Bác sĩ từ chối cấp cứu, bệnh nhân tử vong ... là những tin tức nổi bật được dư luận quan tâm trong tuần qua.

  • Toan canh Showbiz tuan 1910 2510
    Toàn cảnh Showbiz tuần (19/10 – 25/10)

    Đại sứ bảo vệ động vật hoang dã Thu Minh dùng mật gấu tươi, Vương miện Hoa hậu Việt Nam 2014 trị giá 2,5 tỷ đồng, Vợ cũ tố Lam Trường là người cha thiếu trách nhiệm, Yanbi miệt thị người đồng tính, Hồ Ngọc Hà bị loại tại MTV EMA 2014, Giang Hồng Ngọc đăng quang X - Factor - Nhân tố bí ẩn 2014, Loki Bảo Long bị tố bỏ thi vì yêu lăng nhăng, Nhạc phim do Sơn Tùng M-TP sáng tác lại bị tố đạo nhạc Hàn, Moon Geun Young có bầu dù đã chia tay Kim Bum, Orlando Bloom đang bí mật hẹn hò với Selena Gomez,...là những thông tin giải trí nổi bật trong tuần qua.

  • Tin An ninh Phap luat tuan qua 1910 2510
    Tin An ninh - Pháp luật tuần qua (19/10 - 25/10)

    Xót lòng những vụ giết con rồi tự tử; Vụ Thẩm mỹ viện Cát Tường và những điều bất ngờ; Tử tù hiếp dâm tự tử 3 lần vì sợ tiêm thuốc độc; Chân tướng quân sư số một của ông trùm ma túy; “Siêu trộm” kim cương xuyên lục địa bị bắt giữ; Chuyện chưa kể về phiên toà xử “ông trùm” Khánh trắng;.......là những tin đáng chú ý trong tuần.

  • Tin The gioi noi bat tuan qua tu 19102510
    Tin Thế giới nổi bật tuần qua (từ 19/10-25/10)

    Vụ xả súng kinh hoàng tại tòa nhà quốc hội Canada; Hải quân Thụy Điển đã phát động một cuộc săn tìm tàu lạ trên biển; Giải mã một loạt diễn biến bí ẩn ở Triều Tiên; Bình luận xung quanh việc Trung Quốc mở rộng bãi Đá Chữ Thập ở Trường sa; ... là những tin tức nổi bật trong tuần qua.