Hoạt động của hệ thống định vị toàn cầu GPS

Bấm ngay Subscribe / Đăng Ký xem video hay mới nhất >>

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
Bấm ngay Subscribe / Đăng Ký xem video hay mới nhất >>

Video được xem nhiều nhất

Chân dung "Người cha hoàn hão" xem mà rơi nước mắt
00:00 / --:--

Video nổi bật

TIN Khoa Học NỔI BẬT

Mourinho và mệnh lệnh phượng hoàng

12 năm trước, Mourinho chạy dọc đường biên Old Trafford trong màn ăn mừng nổi tiếng. Bây giờ, ông sẽ dạo bước ở đó vào mỗi tuần với nhiệm vụ phục hồi MU từ đống tro tàn.

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 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 24h1905 Ghen tuong phi cong tre danh chet ban gai
    Thời sự 24h(19/05): Ghen tuông phi công trẻ đánh chết bạn gái

    Gạo đổi màu xanh khi ngâm nước tại Đà Nẵng: Mất 15 ngày kiểm tra; Xúc xích chứa chất gây ung thư: "Ăn ít cơ thể tự đào thải độc"; Dùng axit tẩy bình rồi đem bán nước lọc đóng chai; Góc khuất đằng sau lời "rao mình" trong "ma trận"... chợ thận online;

  • Thoi su 24h1805 Nam thanh nien giet ban roi len FB tu thu
    Thời sự 24h(18/05): Nam thanh niên giết bạn rồi lên FB tự thú

    Về vụ 2 cháu bé ở huyện Phú Xuyên "mất tích": Không đưa thông tin sai lệch, suy diễn; Choáng với hóa đơn tiền nước "khủng" ở Hà Nội: 19 triệu/tháng; Đã tìm ra nguyên nhân khiến cá chết trắng trên sông Bưởi; Đề nghị xử nghiêm nhà hàng có PG mặc ‘bikini’ chống lệnh phạt

  • Thoi su 24h1705 Khach Tay loi muong don rac o Thu do
    Thời sự 24h(17/05): Khách Tây lội mương dọn rác ở Thủ đô

    Khách Tây lội mương dọn rác ở Thủ đô, chính quyền nói gì?; Hài hước vụ “thôi miên” lột sạch nữ trang, sau đó tự trói tay, nhét giấy vào miệng; Không có chuyện gà chết do ăn cá biển ở Đà Nẵng; Chém chết con rể, chấp nhận bản án giết người để bảo vệ gia đình; Ném đá trên đường cao tốc: Thú vui hay là trò cạnh tranh doanh nghiệp?

  • Thoi su 24h1605 Chem chet con re cho xac di dau thu
    Thời sự 24h(16/05): Chém chết con rể chở xác đi đầu thú

    Siêu dự án sông Hồng: Đừng để lợi nhất là Trung Quốc; Một học sinh lớp 4 bị điện giật tử vong khi đi chơi công viên; Bố vợ chém chết con rể rồi chở xác đến Công an đầu thú; Kế hoạch ác độc hòng chiếm đoạt vợ của người khác; Bàng hoàng kẻ lạ mặt giằng bé 3 tuổi ngay trên tay mẹ rồi bỏ chạy;

  • Thoi su 24h1305 Mang bau 7 thang bi xe tai can nat 2 chan
    Thời sự 24h(13/05): Mang bầu 7 tháng bị xe tải cán nát 2 chân

    Rơi thanh sắt công trình Cát Linh-Hà Đông: Nhà thầu nhờn luật?; "Đồng phục biển hiệu" ở Thủ đô: Marketing, thiết kế... thất nghiệp; Người phụ nữ mang bầu 7 tháng bị xe tải cán nát 2 chân, phải cắt bỏ 1 chân và không giữ được con; Nghi vấn thiếu nữ đi xe bus bị "bắt cóc": Công an nói gì?; Truy lùng nhóm đối tượng chặn đường, tưới xăng dọa đốt xe tải

  • Tai nan kinh hoang o Binh Thuan
    Tai nạn kinh hoàng ở Bình Thuận

    Những vụ tai nạn liên quan đến xe khách thường gây ra thương vong lên đến hàng chục người khiến nhiều người thấy bất an, ám ảnh đối với loại phương tiện này.

  • Chuyen tham Viet Nam cua Tong thong Obama
    Chuyến thăm Việt Nam của Tổng thống Obama

    Nhà Trắng công bố lịch trình chuyến thăm chính thức tới Việt Nam và Nhật Bản của Tổng thống Barack Obama, chuyến thăm thứ 10 của ông tới châu Á.

  • Phong chong xam hai tinh duc tre em
    Phòng chống xâm hại tình dục trẻ em

    Từ đầu năm đến nay, hàng loạt vụ học sinh bị xâm hại tình dục khiến nhiều phụ huynh, học sinh hoang mang, lo sợ

  • Toan canh vu Dong phuc bien hieu
    Toàn cảnh vụ 'Đồng phục biển hiệu'

    Việc đồng bộ bảng, biển quảng cáo đã mang lại diện mạo khác hẳn với vẻ nhếch nhác của nhiều tuyến phố ở Hà Nội hay các đô thị lớn. Tuy nhiên, có không ít ý kiến không đồng tình với việc làm này.

  • Nu sinh tat ban 52 cai chay mau mui
    Nữ sinh tát bạn 52 cái, chảy máu mũi

    Một vụ bạo lực học đường nghiêm trọng đã xảy ra tại trường THCS 15/10 (Mộc Châu, Sơn La), trong đó một nữ sinh đã thẳng tay tát bạn 52 cái, hộc máu mũi đang thu hút sự quan tâm của dư luận.

  • Nghin le chuyen tuan qua 1505 21052016
    Nghìn lẻ chuyện tuần qua 15/05 - 21/05/2016

    Bố vợ chém chết con rể rồi chở xác đến Công an đầu thú; Ông Tây dọn cống thối ở Nguyễn Khang, Hà Nội; Choáng với hóa đơn tiền nước khủng ở Hà Nội; Cá chết ngửa bụng trên kênh Nhiêu Lộc ... là những tin tức xã hội nổi bật được dư luận quan tâm trong tuần qua.

  • Toan canh kinh te tuan 1505 21052016
    Toàn cảnh kinh tế tuần 15/05 - 21/05/2016

    Giá xăng tăng lần thứ tư liên tiếp, huy động 500 tấn vàng trong dân, tính thêm các khoản chi đám hiếu, hỷ vào phí sản xuất điện, tiết kiệm người Việt vẫn đứng đầu thế giới,... Cùng với các tin tức về tài chính- ngân hàng, bất động sản, thị trường tiêu dùng là những tin tức- sự kiện kinh tế nổi bât tuần qua.

  • Su kien quoc te noi bat 155215
    Sự kiện quốc tế nổi bật (15/5-21/5)

    Tướng Mỹ tuyên bố tiếp tục tuần tra Biển Đông thách thức Trung Quốc; chiến đấu cơ Trung Quốc chặn máy bay Mỹ trên Biển Đông; Mỹ thông báo lịch trình thăm Việt Nam của Tổng thống Obama... là những tin chính trong tuần qua.

  • Ban tin Suc khoe tuan qua 155215
    Bản tin Sức khỏe tuần qua (15/5-21/5)

    Bệnh sốt vàng da cực nguy hiểm: Đang có nguy cơ tràn vào Việt Nam; Chuyện lạ Cà Mau: Ồ ạt đi khám bệnh để... nhận quà; Chồng 96 tuổi vợ vẫn phải đặt vòng vì sợ mang bầu; Nguy cơ tiềm ẩn sau những món ăn ngày hè của người Việt;... là những thông tin Sức khỏe được quan tâm nhất tuần qua.

  • Tin An ninh Phap luat tuan qua 1505 2105
    Tin An ninh - Pháp luật tuần qua (15/05 - 21/05)

    Bé gái 11 tuổi bị sát hại giữa sân nhà; Cha chém con rể rồi chở xác đi đầu thú; Những vụ bác sĩ lợi dụng thuốc mê để hãm hiếp bệnh nhân; Minh Béo bị bắt tại Mỹ: Những khoản chi khủng cho vụ án; Cả làng đánh ghen... hộ: Nhiều người đang "cổ súy" cho việc ngoại tình;....là những tin đáng chú ý.