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

Thú chơi môtô tiền tỷ của doanh nhân Sài Gòn
00:00 / --:--

TIN Khoa Học NỔI BẬT

Cách phạt con gây tranh cãi của ông bố đầu bếp nổi tiếng nhất nước Anh

Gần đây, đầu bếp nổi tiếng ở Anh, được nhiều người yêu mến Jamie Oliver tiết lộ trên một chương trình tivi, anh đã phạt con gái Poppy 12 tuổi bằng cách cho ớt scotch bonnet (một loại ớt cực cay) vào quả táo của cô bé.

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 24h243 Chat mot cay xa cu chi gan 36 trieu
    Thời sự 24h(24/3): Chặt một cây xà cừ,chi gần 36 triệu

    Bộ Chính trị bổ nhiệm 3 Phó Ban Kinh tế TƯ; Sắp tinh giản biên chế 6 năm, không 'đánh trống bỏ dùi'; Năm 2016 sẽ chạy thử tuyến đường sắt trên cao Hà Nội; Diễm My 9x hoảng loạn vì bị cướp trong xe ô tô; Chặt một cây xà cừ, Hà Nội chi gần 36 triệu; Mê phim sex, ‘yêu râu xanh’ làm hại bé gái...là những thông tin thời sự nổi bật trong ngày 23/3.

  • Thoi su tuan qua Dinh chi can bo vu chat cay xanh
    Thời sự tuần qua: Đình chỉ cán bộ vụ chặt cây xanh

    Lại lùi luật Biểu tình sang 2016; Vụ chặt cây: Đình chỉ hàng loạt cán bộ Sở Xây dựng; Học sinh Trà Vinh đánh bạn: Đình chỉ cả hiệu trưởng, hiệu phó; Công bố 10 gương mặt trẻ tiêu biểu 2014; Vớ được clip sex trong máy tính cũ, đòi chuộc 5 tỷ; Bắt tạm giam hoa hậu người Việt tại Nga...là những thông tin thời sự nổi bật tuần qua.

  • Thoi su 24h213 Ha Noi trong nham cay vang tam
    Thời sự 24h(21/3): Hà Nội trồng nhầm cây vàng tâm?

    Vụ bất thường dự án triệu đô: Công an vào cuộc; Hàng cây mới vừa được thay thế trên phố Hà Nội; Đại gia bị hoa hậu lừa 16 tỷ đồng là ai?; Thủy quái Mekong trong nồi lẩu trăm triệu đại gia Sài Gòn; Vũ Hoàng Điệp: Kinh tởm với mối tình đầu dài 2 năm!; Bất ngờ gục chết khi CSGT kiểm tra giấy tờ...là những thông tin thời sự nổi bật trong ngày 21/3.

  • Thoi su 24h203 Bat tam giam mot hoa hau
    Thời sự 24h(20/3): Bắt tạm giam một hoa hậu

    Chi tiết dự kiến lịch thi THPT quốc gia; Chủ tịch HN: Không có chuyện “kiếm chác” từ việc chặt 6.700 cây; Gần 150 xe tiền tỷ của đại gia Dũng "mặt sắt" phủ bụi; Bầu Hiển đề nghị mua sân bay Phú Quốc...

  • Thoi su 24h193 Ha Noi yeu cau cong khai viec chat cay
    Thời sự 24h(19/3): Hà Nội yêu cầu công khai việc chặt cây

    Công bố 10 gương mặt trẻ tiêu biểu 2014; Hàng loạt cây xanh Hà Nội tiếp tục bị đốn hạ; Đỏ mặt với bộ trang phục xuyên thấu của Lan Phương; Hà Nội: Người đàn ông đeo đầy vàng trên người gây xôn xao; Vợ Viện trưởng kiểm sát lừa đảo hàng chục tỷ đồng; Giết vợ, chôn xác phi tang ngay dưới giường ngủ...là những thông tin thời sự nổi bật trong ngày 18/3.

  • Nghin le chuyen tuan qua 1503 2103
    Nghìn lẻ chuyện tuần qua (15/03 - 21/03)

    Hà nội chặt hạ 6.700 cây xanh; Bé trai bị diều cuốn tử vong; Ngất xỉu hàng loạt tại Big C; Bệnh viện K lên tiếng về video Bác sĩ vòi tiền; Mòn mỏi chờ vaccine dịch vụ “5 trong 1” ... là những tin tức nổi bật được dư luận quan tâm trong tuần qua. ------------ Xem thêm: Nghìn lẻ chuyện tuần qua (15/03 - 21/03), http://vietbao.vn/Xa-hoi/Nghin-le-chuyen-tuan-qua-1503-2103/2147546861/157/ Tin nhanh Việt Nam ra thế giới vietbao.vn

  • Nhieu thong tin suc khoe quan trong tuan qua 16223
    Nhiều thông tin sức khỏe quan trọng tuần qua (16-22/3)

    Bước đầu thực hiện "mang thai hộ", xôn xao clip điều dưỡng bệnh viện K Trung ương "vòi tiền" bệnh nhân, thêm nhiều lời khuyên bổ ích về phòng chống bệnh lúc giao mùa, nhiều cảnh báo giật mình về an toàn thực phẩm và thói quen sinh hoạt gây hại... là những thông tin sức khỏe đáng chú ý trong tuần qua. ------------ Xem thêm: Nhiều thông tin sức khỏe quan trọng tuần qua (16-22/3), http://vietbao.vn/Suc-khoe/Nhin-lai-nhung-thong-tin-suc-khoe-quan-trong-tuan-qua-16223/2147546867/248/ Tin nhanh Việt Nam ra thế giới vietbao.vn

  • Tin An ninh Phap luat tuan qua 1503 2103
    Tin An ninh - Pháp luật tuần qua (15/03 - 21/03)

    'Nóng' chuyện va chạm giao thông rồi xử nhau; Chuyện về những người lính trinh sát; Những hoa hậu bị rơi vào vòng lao lý; Giết người vì cuồng ghen, bị 20 năm tù; Kết thúc điều tra vụ mua bán trẻ em tại chùa Bồ Đề; Giật mình bị phạt “nóng” vi phạm qua camera;......là những tin đáng chú ý trong tuần.

  • Toan canh Showbiz tuan 1503 2103
    Toàn cảnh Showbiz tuần (15/03 – 21/03)

    Hoa hậu Trương Hồ Phương Nga bị bắt khẩn cấp vì lừa đảo, Sơn Tùng M-TP khiến Song Hye Kyo 'phát cuồng'?, Cậu bé gốc Việt hát ca khúc “Let It Go” gây sốt, Đám cưới viên mãn của Thanh Thanh Hiền - Chế Phong, VietNam Idol có khả năng bị tạm ngưng sản xuất?, Kang Tae Oh giữa vòng vây người hâm mộ, MC Trung Quốc bị bạn trai giết hại ngay trước cửa nhà,...

  • Tong hop Doi song tuan qua 153 223
    Tổng hợp Đời sống tuần qua (15/3 - 22/3)

    Những đứa trẻ rình rác kiếm sống, hay mồ côi cha ở khu du lịch tình dục, cách dạy con hay là các bài viết bổ ích về trẻ em; Nhiều câu chuyện cảm động về cuộc sống, về tình yêu; Những tấm gương nghị lực vươn lên trong khó khăn; nhiều bài viết hay chia sẻ quan điểm, cách nhìn nhận về các vấn đề trong đời sống, và nhiều tin tức thực phẩm nổi bật tuần vừa qua...