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

Kinh hãi "thần y" chữa bách bệnh bằng cách "rút lưỡi", vả mặt

Đang hành nghề thợ hàn, anh Phạm Đức Thắng ở xã Đức Thắng, huyện Hiệp Hòa, tỉnh Bắc Giang, đột nhiên nghỉ việc rồi tự xưng mình là “thần y” có khả năng chữa bách bệnh, thậm chí cả những bệnh nan y mà thế giới vẫn chưa tìm ra phương pháp như: ung thư, HIV, câm điếc bẩm sinh…chỉ bằng liệu pháp xoa bóp, bấm huyệt.

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
Xem tiếp: Khoa Học


  • Thoi su tuan qua 3 vu tai nan kinh hoang
    Thời sự tuần qua: 3 vụ tai nạn kinh hoàng

    Ông Trần Văn Truyền trả đất; Y án 30 năm với bầu Kiên; Xét xử Huyền Như; Sập hầm thủy điện, 12 công nhân mắc kẹt; Tai nạn thảm khốc tại Quảng Ninh, 6 người chết; Sa Pa lạnh 0 độ; 1.000 xe TQ muốn vào du lịch...

  • Thoi su 24h2012 Chong nhan tam giet vo moi cuoi
    Thời sự 24h(20/12): Chồng nhẫn tâm giết vợ mới cưới

    Các diễn biến quanh vụ sập hầm thủy điện Đạ Dâng; Phong hàm Thượng tướng cho 4 sĩ quan quân đội; Miền Bắc lại đón không khí lạnh; Hà Nội: Chồng 9X nhẫn tâm đánh chết vợ;... là những thông tin thời sự đáng chú ý ngày 20/12.  

  • Thoi su 24h1812 Thang 72015 to chuc thi quoc gia
    Thời sự 24h(18/12): Tháng 7/2015 tổ chức thi quốc gia

    Tháng 7/2015 tổ chức thi THPT quốc gia; Đào cùng lúc 2 đường hầm cứu nạn; Lý giải máy bay Vietnam Airlines gặp sự cố; Sa Pa lạnh 0 độ, phủ trắng sương muối; Xe điên náo loạn là những thông tin thời sự nổi bật trong ngày 18/12...

  • Thoi su 24h1712 Xe o to roi vuc sau 5 quan nhan tu vong
    Thời sự 24h(17/12): Xe ô tô rơi vực sâu, 5 quân nhân tử vong

    Khoan hầm giải cứu 12 công nhân mắc kẹt; Xe ô tô rơi vực sâu, 5 quân nhân tử vong; Mở hộp đen tìm nguyên nhân máy bay hạ cánh khẩn cấp;Sa Pa rét 2 độ, có thể xuất hiện băng giá; Kho tiền 6 tấn của tay chơi Bắc Ninh... là những thông tin thời sự nổi bật trong ngày 17/12.

  • Thoi su 24h1612 Tai nan kinh hoang o Quang Ninh
    Thời sự 24h(16/12): Tai nạn kinh hoàng ở Quảng Ninh

    Sập hầm thủy điện, 11 người mắc kẹt; Tai nạn kinh hoàng ở Móng Cái, 6 người chết; Phó chủ tịch bị tố đánh dân giữa chợ; Đắm thuyền ở Thái Bình, 6 người chết; Bán sắt vụn chiếc máy bay bỏ quên 7 năm ở Nội Bài... là những thông tin thời sự nổi bật trong ngày 16/12.

  • Sap ham thuy dien Da Dang
    Sập hầm thủy điện Đạ Dâng

    Sau bao nỗ lực, bất chấp nguy hiểm của gần 1.000 người tham gia cứu hộ suốt 4 ngày qua, 12 nạn nhân mắc kẹt trong vụ sập hầm thủy điện đã được đưa ra ngoài an toàn.

  • EVN sap tang gia dien
    EVN sắp tăng giá điện?

    Đề xuất tăng giá điện của Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) khi năm hết Tết đến đang nhận được những ý kiến trái chiều. Trong khi nhiều người tỏ ra lo lắng, vẫn có ý kiến cho rằng, tăng giá điện vào thời điểm này là hợp lý.

  • Chuong trinh Guong mat than quen nhi 2014
    Chương trình Gương mặt thân quen nhí 2014

    Cặp đôi ngoại quốc Kyo York và Uyên Nhi đã xuất sắc trở thành Quán quân mùa đầu tiên của "Gương mặt thân quen nhí".

  • Nhung chuyen hy huu o chon phap dinh
    Những chuyện hy hữu ở chốn pháp đình

    Trả giá sau 2 thập kỷ vì ép thiếu nữ cởi áo; rắn tấn công bị cáo khiến phiên xử náo loạn; chị dâu xin ly hôn em chồng... là những cảnh diễn ra ở chốn pháp đình năm 2014.

  • Facebook nam 2014 The gioi hai mat cam bay
    Facebook năm 2014: Thế giới hai mặt cạm bẫy

    Việt Nam đang là một trong những nước có số lượng người truy cập Facebook thuộc hàng 'khủng' trên thế giới.

  • Toan canh kinh te tuan 1412 20122014
    Toàn cảnh kinh tế tuần (14/12 - 20/12/2014)

    Giá xăng thế giới giảm mạnh, vậy mà PVoil vẫn than lỗ và đề nghị tăng thuế nhập khẩu xăng dầu, để cần tiền trả nợ EVN có thể tăng giá điện thêm 9,5%, lên mức 1.652,19 đồng/kWh, tới đây NHNN sẽ siết cho vay ngoại tệ nhằm hạn chế tình trạng đô la hóa, TTCK tuần qua đã có những phiên chọc thủng đáy, cùng với đó là những thông tin thị trường tiêu dùng là những t

  • Tin Bong daThe thao noi bat tuan qua 14122012
    Tin Bóng đá-Thể thao nổi bật tuần qua (14/12-20/12)

    Diễn biến mới nhất vụ thủ môn Bửu Ngọc kiện CLB Đồng Tháp; ĐT Việt Nam hậu AFF Cup: Khủng hoảng niềm tin, cầu thủ chán lên tuyển; Chung kết lượt đi AFF Cup: Thái Lan chạm tay vào cúp vô địch; Kết quả bốc thăm vòng 1/8 Champions League; Tổng hợp bóng đá cuối tuần...là những tin tức Bóng đá-Thể thao nổi bật trong tuần.

  • Toan canh Showbiz tuan 1412 2012
    Toàn cảnh Showbiz tuần (14/12 – 20/12)

    Nguyễn Thị Loan lọt top 25 Miss World 2014, Người đẹp Nam Phi đăng quang Hoa hậu Thế giới 2014, Đám cưới ngọt ngào của Huyền Lizzie, Nhật Kim Anh, Sơn Tùng M-Tp là mỹ nam của năm, Hollywood lại chấn động vì bị tin tặc tấn công, Jennifer Lawrence được tìm nhiều nhất trên Google năm 2014,...

  • Ban tin suc khoe tuan tu 142012
    Bản tin sức khỏe tuần (từ 14-20/12)

    Vụ sản phụ băng huyết tử vong: Gia đình yêu cầu bệnh viện bồi thường 1,5 tỷ đồng; 7 nguyên nhân hàng đầu gây bệnh ung thư năm 2014; Những loại vắc-xin cần tiêm cho trẻ sơ sinh; Ấn tượng những xu hướng bầu bí hot nhất năm 2014;10 điều tiếp tục diễn ra trên cơ thể người chết; Tôm khô cao su được sản xuất thế nào?... là những tin sức khỏe nổi bật tuần qua.

  • Tin An ninh Phap luat tuan qua 1412 2012
    Tin An ninh - Pháp luật tuần qua (14/12 - 20/12)

    Những chuyện hy hữu ở chốn pháp đình; Đằng sau những vụ án chồng giết vợ; 5 vụ án hình sự nhiều người quan tâm năm 2014; Những lời cuối cùng nổi tiếng của tử tù trước giờ trả án; Lĩnh án 30 năm tù - vĩ thanh buồn cho “bầu” Kiên; Nhìn lại 4 vụ án oan 'tốn giấy mực' trong năm 2014;.......là những tin đáng chú ý trong tuần.