GPS (Global Positioning System) - Hệ thống định vị toàn cầu - là hệ thống xác định vị trí dựa trên vị trí của các vệ tinh nhân tạo. Trong cùng một thời điểm, ở một vị trí trên mặt đất nếu xác định được khoảng cách đến ba vệ tinh (tối thiểu) thì sẽ tính được toạ độ của vị trí đó.
GPS được thiết kế và quản lý bởi Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ, nhưng
chính phủ Hoa Kỳ cho phép mọi người sử dụng nó miễn phí, bất kể quốc tịch từ năm 1980,
GPS hoạt động trong mọi điều kiện thời tiết, mọi nơi trên Trái Đất, 24
giờ một ngày. Không mất phí thuê bao hoặc mất tiền trả cho việc
thiết lập sử dụng GPS.
GPS là hệ dẫn đường dựa trên một mạng lưới 24 quả vệ
tinh được đặt trên quỹ đạokhông gian, hoạt động dựa trên các trạm phát tín hiệuvô tuyến điện.
Được biết nhiều nhất là các hệ thống có tên gọi LORAN - hoạt động ở giải
tần 90-100 kHz chủ yếu dùng cho hàng hải, hay TACAN - dùng cho quân đội Mỹ và biến thể với
độ chính xác thấp VOR/DME - VHF dùng cho hàng không dân dụng
Sự hoạt động của GPS
Các vệ tinh GPS bay vòng quanh
Trái Đất hai lần trong một ngày theo một quỹ đạo rất chính xác và phát
tín hiệu có thông tin xuống Trái Đất. Các máy thu GPS nhận thông tin
này và bằng phép
tính lượng giác tính được chính xác vị trí của người dùng. Về
bản chất máy thu GPS so sánh thời gian tín hiệu được phát đi từ vệ tinh
với thời gian nhận được chúng. Sai lệch về thời gian cho biết máy thu
GPS ở cách vệ tinh bao xa. Rồi với nhiều quãng cách đo được tới nhiều vệ
tinh máy thu có thể tính được vị trí của người dùng và hiển thị lên bản
đồ điện tử của máy.
Máy thu GPS phải khoá được với tín hiệu của ít nhất ba
quả vệ tinh để tính ra vị trí hai chiều (kinh độ và vĩ độ) và để
theo dõi được chuyển động. Với bốn hay nhiều hơn số quả vệ tinh trong
tầm nhìn thì máy thu có thể tính được vị trí ba chiều (kinh độ, vĩ độ và
độ cao).
Một khi vị trí người dùng đã tính được thì máy thu GPS có thể tính các
thông tin khác, như tốc độ, hướng chuyển động, bám sát di chuyển, khoảng
hành trình, quãng cách tới điểm đến, thời gian Mặt Trời mọc, lặn và nhiều
thứ khác nữa
Độ chính xác của GPS
Các máy thu GPS ngày nay
cực kì chính xác, nhờ vào thiết kế nhiều kênh hoạt động song song
của chúng. Các máy thu 12 kênh song song (của Garmin) nhanh chóng khoá
vào các quả vệ tinh khi mới bật lên và chúng duy trì chắc chắn liên hệ
này, thậm chí trong tán lá rậm rạp hoặc thành phố với các toà nhà cao
tầng. Tình trạng nhất định của khí quyển và các nguồn gây sai số khác có
thể ảnh hưởng tới độ chính xác của máy thu GPS. Các máy thu GPS có độ
chính xác trung bình trong vòng 15 mét.
Các máy thu mới hơn với khả năng WAAS có thể tăng độ
chính xác trung bình tới dưới 3 mét. Không cần thêm thiết bị hay mất phí
để có được lợi điểm của WAAS. Người dùng cũng có thể có độ chính xác
tốt hơn với GPS Vi
sai (Differential GPS, DGPS) sửa lỗi các tín hiệu GPS
để có độ chính xác trong khoảng 3 đến 5 mét. Cục Phòng vệ Bờ biển Mỹ vận
hành dịch vụ sửa lỗi này. Hệ thống bao gồm một mạng các đài thu tín hiệu
GPS và phát tín hiệu đã sửa lỗi bằng các máy phát hiệu. Để thu được tín
hiệu đã sửa lỗi, người dùng phải có máy thu tín hiệu vi sai bao gồm cả
ăn-ten để dùng với máy thu GPS của họ.
Hệ thống vệ tinh GPS
24 quả vệ tinh làm nên vùng
không gian GPS trên quỹ đạo 12 nghìn dặm cách mặt đất. Chúng chuyển
động ổn định, hai vòng quỹ đạo trong khoảng thời gian gần 24 giờ. Các vệ
tinh này chuyển động với vận tốc 7 nghìn dặm một giờ.
Các vệ tinh được nuôi bằng năng lượng Mặt Trời. Chúng có
các nguồn pin dự phòng để duy trì hoạt động khi chạy khuất vào vùng không có ánh sáng
Mặt Trời.
Các tên lửa nhỏ gắn ở mỗi quả vệ tinh giữ chúng bay đúng quỹ đạo đã định.
Dưới đây là một số thông tin đáng chú ý về các vệ tinh
GPS (còn gọi là NAVSTAR, tên gọi chính thức của Bộ Quốc phòng Mỹ cho
GPS):
- Vệ tinh GPS đầu tiên được phóng năm 1978.
- Hoàn chỉnh đầy đủ 24 vệ tinh vào năm 1994.
- Mỗi vệ tinh được làm để hoạt động tối đa là 10 năm.
- Vệ tinh GPS có trọng lượng khoảng 1500kg và dài khoảng 5m với các tấm năng lượng
Mặt Trời mở (có độ rộng 7m²).
- Công suất phát bằng hoặc dưới 50 watts.
Tín hiệu GPS
Các vệ tinh GPS phát hai tín hiệu vô tuyếncông suất thấp giải L1 và L2. (Giải L là phần sóng cực ngắn của phổ điện từ trải rộng từ 0,39
tới 1,55 GHz). GPS dân sự dùng tần số L1 1575,42 MHz trong giải UHF. Tín hiệu
truyền trực thị, có nghĩa là chúng sẽ xuyên qua mây, thuỷ tinh và nhựa nhưng không
qua phần lớn các đối tượng cứng như núi và nhà.
Tín hiệu GPS chứa ba mẩu thông tin khác nhau - mã giả ngẫu nhiên, dữ liệu thiên văn và dữ
liệu lịch.
Mã giả ngẫu nhiên đơn giản chỉ là mã định danh để xác định được quả vệ
tinh nào là phát thông tin nào. Có thể nhìn số hiệu của các quả vệ tinh
trên trang vệ tinh của máy thu Garmin để biết nó nhận được tín hiệu của
quả nào.
Dữ liệu thiên văn cho máy thu GPS biết quả vệ tinh ở
đâu trên quỹ đạo ở mỗi thời điểm trong ngày. Mỗi quả vệ tinh phát dữ
liệu thiên văn chỉ ra thông tin quỹ đạo cho vệ tinh đó và mỗi vệ tinh
khác trong hệ thống.
Dữ liệu lịch được phát đều đặn bởi mỗi quả vệ tinh,
chứa thông tin
quan trọng về trạng thái của vệ tinh (lành mạnh hay không), ngày giờ
hiện tại. Phần này của tín hiệu là cốt lõi để phát hiện ra vị trí.
Nguồn lỗi của tín hiệu GPS
Các thiết bị ứng dụng GPS
Thiết bị định vị vệ tinh
- Thiết bị định vị độc lập.
- Thiết bị định vị có bluetooth kết hợp với laptop hay mobile có hỗ trợ phần mềm bản đồ định vị vệ tinh.
Điện thoại di động
- ETEN Glofiish
X500/X600/X650/X800-M700/M800/M810
- Asus
P535/P735
- Mio A701
- Nokia N95, E71, E72, E75...
- BlackBerry 88XX, Bold...
Các phần mềm bản đồ hỗ trợ GPS:
- Google map
- Microsoft map
- Vietmap
Trong quân sự
- Vũ khí hạt nhân
- Bom thông minh JDAM
- Tên lửa không đối đất
- Tên lửa tấn công đất liền
- Tên lửa hành trình
- Tên lửa đất đối đất
- Máy bay huấn luyện Mikoyan MiG-AT của Nga
AltaVista Translate
