GPS – Global Positioning System (GPS) – Sự hoạt động

Hệ thống Định vị Toàn cầu (Global Positioning System – GPS) là một hệ thống định vị và đo khoảng cách sử dụng để xác định vị trí của một đối tượng trên mặt đất bằng cách sử dụng tín hiệu từ một mạng lưới các vệ tinh nằm trên quỹ đạo của Trái Đất. Dưới đây là cách mà GPS hoạt động:

1. Vệ tinh GPS: Trong hệ thống GPS, có ít nhất 24 vệ tinh GPS hoạt động xung quanh Trái Đất. Các vệ tinh này được đặt trên quỹ đạo cố định và chia thành nhiều nhóm hoặc “khối.” Các vệ tinh này thường nằm ở độ cao khoảng 20.000 km trên bề mặt Trái Đất.

2. Thu thập dữ liệu: Một thiết bị GPS (thường là điện thoại di động, định vị ô tô, máy tính hoặc bất kỳ thiết bị nào có chức năng GPS) nhận tín hiệu từ các vệ tinh GPS. Khi bạn mở thiết bị GPS và kích hoạt nó, nó sẽ tìm kiếm và thu thập tín hiệu từ ít nhất bốn vệ tinh GPS để xác định vị trí của bạn.

3. Xác định vị trí: Mỗi vệ tinh GPS phát tín hiệu chứa thông tin về vị trí và thời gian của nó. Khi thiết bị GPS nhận được tín hiệu từ bốn vệ tinh hoặc nhiều hơn, nó sẽ sử dụng thông tin này để tính toán vị trí của bạn trên mặt đất. Máy tính bên trong thiết bị GPS sử dụng một quy tắc gọi là “định thời đa trung tâm” để tính toán vị trí dựa trên thời gian mà tín hiệu từ các vệ tinh cần để đến thiết bị của bạn.

4. Hiển thị thông tin: Khi thiết bị GPS đã tính toán xong vị trí của bạn, nó sẽ hiển thị thông tin này trên màn hình, cho phép bạn xem vị trí của mình trên bản đồ hoặc tìm đường đi đến một địa điểm cụ thể.

Hệ thống GPS là một công cụ quan trọng cho định vị và định hướng trong nhiều lĩnh vực, bao gồm đi lại, du lịch, công việc, quân sự và nhiều ứng dụng khác. Hệ thống GPS đã thay đổi cách chúng ta tương tác với thế giới và định vị không gian xung quanh mình.

global positioning system pulley II-F, một trong số các vệ tinh thuộc hệ thống global positioning system bay trên quỹ đạo Trái đất.

Reading: GPS – Wikipedia tiếng Việt

Thiết bị thu tín hiệu global positioning system dân sự trên một phương tiện hằng hải . một chiếc ô tô taxi có gắn thiết bị global positioning system . Một hạ sĩ quan thuộc Lực lượng Không gian Hoa Kỳ đang kiểm tra hệ thống vệ tinh global positioning system. GPS ( tiếng Anh : Global Positioning System ; tạm dịch : Hệ thống Định vị Toàn cầu ) là hệ thống xác định vị trí dựa trên vị trí của các vệ tinh nhân tạo, do Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ thiết kế, xây dựng, vận hành và quản lý. Hệ thống global positioning system được vận hành bởi Không lực Hoa Kỳ và dress Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ quản lý, bachelor of arts in nursing đầu được dùng trong mục đích quân sự nhưng sau những năm 1980 chính phủ Hoa Kỳ cho phép sử dụng global positioning system vào mục đích dân sự ở phạm six toàn cầu, hệ quả của vụ sự cố Chuyến bay 007 của korean air line làm chết 269 người .
banish đầu, global positioning system được phát triển cho mục đích quân sự, nhưng sự cố Chuyến bay 007 của korean air telephone line bị bắn rơi vào năm 1983 sau chi đi lạc vào vùng trời bị cấm của Liên Xô làm chết 269 người thì mới được tổng thống Ronald reagan cho phép dùng trong mục đích dân sự sau những năm 1980. Nhưng lo ngại về vấn đề associate in nursing ninh nên chi được đưa vào dân sự chính phủ Mỹ đã cố ý làm giảm độ chính xác của hệ thống định vị nên ban đầu chúng không thỏa mãn được những yêu cầu associate in nursing toàn của hàng không dân sự và hàng hải tại thời điểm đó. Phải đến vào ngày one tháng five năm 2000 Tổng thống beak clinton mới ký chỉ thị giúp cho hệ thống định vị dân sự có độ chính xác tương tự như cung cấp cho mục đích quân sự. global positioning system hoạt động trong mọi điều kiện thời tiết, mọi nơi trên Trái Đất, twenty-four giờ một ngày. Không mất phí thuê bao hoặc mất tiền trả cho việc thiết lập sử dụng global positioning system chỉ cần có thiết bị thu tín hiệu và phần mềm nhúng hỗ trợ. [ one ] Hiện tại global positioning system là Hệ thống Định vị bằng Vệ tinh được sử dụng nhiều nhất trên thế giới nhưng ngoài global positioning system còn có GLOASS của national geospatial-intelligence agency và mới nhất là galileo của Liên minh châu Âu có tính năng tương tự và độ chính xác tương đương với global positioning system của Hoa Kỳ .

Sự hoạt động của global positioning system [sửa |sửa mã nguồn ]

Nguyên lý hoạt động cốt lõi của global positioning system cũng giống như các Hệ thống Định vị bằng Vệ tinh khác là chi xét trong cùng một thời điểm và xác định được khoảng cách từ điểm đó đến ít nhất bachelor of arts vệ tinh thì tọa độ của điểm đó trên mặt đất sẽ được xác định. Các hệ thống dẫn đường truyền thống hoạt động dựa trên các trạm phát tín hiệu vô tuyến điện. Được biết đến nhiều nhất là các hệ thống sau : LORAN – ( LOng RAnge Navigation ) – hoạt động ở giải tần 90-100 kilohertz chủ yếu dùng cho hàng hải, hay TACAN – ( TACtical Air Navigation ) – dùng cho quân đội Mỹ và biến thể với độ chính xác thấp VOR/DME – hemorrhagic fever ( Omnidirectional Range/Distance Measuring Equipment ) – dùng cho hàng không dân dụng trước những năm 2000. Các vệ tinh global positioning system 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 global positioning system nhận thông can này và bằng phép tính lượng giác tính được chính xác vị trí của người dùng. Về bản chất máy thu global positioning system indeed 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 global positioning system 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 phải nhận được tín hiệu của ít nhất barium vệ tinh để tính right ascension vị trí hai chiều ( kinh độ và vĩ độ ) và để theo dõi được chuyển động. chi nhận được tín hiệu của ít nhất four vệ tinh thì máy thu có thể tính được vị trí barium chiều ( kinh độ, vĩ độ và độ cao ). Một chi vị trí người dùng đã tính được thì máy thu global positioning system có thể tính các thông canister 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 global positioning system [sửa |sửa mã nguồn ]

Các máy thu global positioning system ngày nay cực kì chính xác, nhờ vào thiết kế nhiều kênh hoạt động song song của chúng. Các máy thu twelve kênh song song ( của Garmin ) nhanh chóng khóa vào các quả vệ tinh chi mới bật lên và chúng duy trì kết nối bền vững, thậm chí trong tán lá rậm rạp hoặc thành phố với các toà nhà cao tầng. Trạng thái của khí quyển và các nguồn gây sai số khác có thể ảnh hưởng tới độ chính xác của máy thu global positioning system. Các máy thu global positioning system có độ chính xác trung bình trong vòng fifteen mét. Các máy thu mới hơn với khả năng WAAS ( Wide Area Augmentation System ) có thể tăng độ chính xác trung bình tới dưới three 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 global positioning system six sai ( Differential GPS, DGPS ) sửa lỗi các tín hiệu global positioning system để có độ chính xác trong khoảng three đến five 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 global positioning system 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 united states virgin islands sai bao gồm cả ăn-ten để dùng với máy thu global positioning system của họ .

Các thành phần của global positioning system [sửa |sửa mã nguồn ]

global positioning system hiện tại gồm three phần chính : phần không gian, kiểm soát và sử dụng. [ two ] Không quân Hoa Kỳ phát triển, bảo trì và vận hành các phần không gian và kiểm soát. Các vệ tinh global positioning system truyền tín hiệu từ không gian, và các máy thu global positioning system sử dụng các tín hiệu này để tính toán vị trí trong không gian three chiều ( kinh độ, vĩ độ và độ cao ) và thời gian hiện tại. [ three ]

Phần không gian [sửa |sửa mã nguồn ]

Phần không gian gồm thirty vệ tinh ( twenty-seven vệ tinh hoạt động và three vệ tinh dự phòng ) nằm trên các quỹ đạo xoay quanh Trái Đất. Chúng cách mặt đất 20.200 kilometer, bán kính quỹ đạo 26.600 kilometer. Chúng chuyển động ổn định và quay hai vòng quỹ đạo trong khoảng thời gian gần twenty-four giờ với vận tốc seven nghìn dặm một giờ. [ four ] Các vệ tinh trên quỹ đạo được bố trí sao cho các máy thu global positioning system trên mặt đất có thể nhìn thấy tối thiểu four vệ tinh vào bất kỳ thời điểm nào. Các vệ tinh được cung cấp bằng năng lượng Mặt Trời. Chúng có các nguồn pivot dự phòng để duy trì hoạt động chi 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.

Read more : Automotive industry – Wikipedia

Phần kiểm soát [sửa |sửa mã nguồn ]

Mục đích trong phần này là kiểm soát vệ tinh đi đúng hướng theo quỹ đạo và thông can thời gian chính xác. Có five trạm kiểm soát đặt rải rác trên Trái Đất. Bốn trạm kiểm soát hoạt động một cách tự động, và một trạm kiểm soát là trung tâm. Bốn trạm này nhận tín hiệu liên tục từ những vệ tinh và gửi các thông tin này đến trạm kiểm soát trung tâm. Tại trạm kiểm soát trung tâm, nó sẽ sửa lại dữ liệu cho đúng và kết hợp với hai an-ten khác để gửi lại thông tin cho các vệ tinh. Ngoài right ascension, còn một trạm kiểm soát trung tâm dự phòng và sáu trạm quan sát chuyên biệt. Trạm trung tâm cũng có thể truy cập từ các ăng-ten mặt đất của U.S. Air Force Satellite Control Network ( AFSCN ) và các trạm quan sát national geospatial-intelligence agency ( National Geospatial-Intelligence Agency ). Các đường bay của vệ tinh được ghi nhận bởi các trạm quan sát chuyên dụng của Không quân Hoa Kỳ đặt ở hawaii, kwajalein, Đảo ascension, Diego Garcia, colorado bounce, colorado và cape Canaveral, cùng với các trạm quan sát national geospatial-intelligence agency được vận hành ở Anh, argentina, ecuador, bahrain, Úc và washington direct current. [ five ] Thông can đường bay của vệ tinh đi được gởi đến Air Force Space Command’s MCS ở Schriever air wedge establish twenty-five kilometer đông đông nam của colorado spring, act second space process squadron ( two sop ) của united states government air effect vận hành. Sau đó two standing operating procedure liên lạc thường xuyên với mỗi vệ tinh global positioning system thông qua việc cập nhật định vị sử dụng các ăng-ten mặt đất chuyên dụng hoặc dùng chung ( AFSCN ) ( các ăng-ten global positioning system mặt đất chuyên dụng được đặt ở kwajalein, đảo rise, Diego Garcia, và cape Canaveral ). Các thông can cập nhật này đồng bộ hóa với các đồng hồ nguyên tử đặt trên vệ tinh trong vòng một vài phần tỉ giây cho mỗi vệ tinh, và hiệu chỉnh lịch thiên văn của mô hình quỹ đạo bên trong mỗi vệ tinh. Việc cập nhật được tạo right ascension bở bộ lọc Kalman sử dụng các tín hiệu/thông canister từ các trạm quan sát trên mặt đất, thông tin thời tiết không gian, và các dữ liệu khác. [ six ]

Phần sử dụng [sửa |sửa mã nguồn ]

Phần sử dụng là thiết bị nhận tín hiệu vệ tinh global positioning system và người sử dụng thiết bị này. Dưới đây là một số thông tin đáng chú ý về các vệ tinh global positioning system ( còn gọi là NAVSTAR, tên gọi chính thức của Bộ Quốc phòng Mỹ cho global positioning system ) :

• 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 15 năm.
• Vệ tinh GPS có khối lượng khoảng 1500 kg và dài khoảng 17 feet (5m) với các tấm năng lượng Mặt Trời mở (có độ rộng 7m²).
• Công suất phát bằng hoặc dưới 50 watts.

Tín hiệu global positioning system [sửa |sửa mã nguồn ]

Các vệ tinh global positioning system phát hai tín hiệu vô tuyến công suất thấp dải L1 và L2. ( dải lambert là phần sóng cực ngắn của phổ điện từ trải rộng từ 0,39 tới 1,55 gigahertz ). global positioning system dân sự dùng tần số L1 1575,42 megahertz trong dải ultrahigh frequency. Tín hiệu truyền trực thị, có nghĩa là chúng sẽ xuyên qua mây, thủy tinh và nhựa nhưng không qua phần lớn các đối tượng cứng như núi và nhà. L1 chứa hai mã “ giả ngẫu nhiên ” ( pseudo random ), đó là mã protect ( phosphorus ) và mã Coarse/Acquisition ( C/A ). Mỗi một vệ tinh có một mã truyền dẫn nhất định, cho phép máy thu global positioning system nhận dạng được tín hiệu. Mục đích của các mã tín hiệu này là để tính toán khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu global positioning system. Tín hiệu global positioning system chứa bachelor of arts 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 can 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 global positioning system 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 can 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 global positioning system [sửa |sửa mã nguồn ]

Những yếu tố có thể làm giảm tín hiệu global positioning system và vì thế ảnh hưởng tới chính xác bao gồm :

• Giữ chậm của tầng đối lưu và tầng ion – Tín hiệu vệ tinh bị chậm đi khi xuyên qua tầng khí quyển.
• Tín hiệu đi nhiều đường – Điều này xảy ra khi tín hiệu phản xạ từ nhà hay các đối tượng khác trước khi tới máy thu.
• Lỗi đồng hồ máy thu – Đồng hồ có trong máy thu không chính xác như đồng hồ nguyên tử trên các vệ tinh GPS.

Lỗi quỹ đạo – Cũng được biết như lỗi thiên văn, make vệ tinh thông báo vị trí không chính xác. Lỗi do ảnh hưởng của bão từ, đã được thử nghiệm nhiểu lần, tùy theo cường độ của bão từ mà sai số của global positioning system sẽ sai từ vài chục đến hơn hundred thousand .

• Số lượng vệ tinh nhìn thấy – Càng nhiều quả vệ tinh được máy thu GPS nhìn thấy thì càng chính xác. Nhà cao tầng, địa hình, nhiễu loạn điện tử hoặc đôi khi thậm chí tán lá dày có thể chặn thu nhận tín hiệu, gây lỗi định vị hoặc không định vị được. Nói chung máy thu GPS không làm việc trong nhà, dưới nước hoặc dưới đất.
• Che khuất về hình học – Điều này liên quan tới vị trí tương đối của các vệ tinh ở thời điểm bất kì. Phân bố vệ tinh lý tưởng là khi các quả vệ tinh ở vị trí tạo các góc rộng với nhau. Phân bố xấu xảy ra khi các quả vệ tinh ở trên một đường thẳng hoặc cụm thành nhóm.
• Sự giảm có chủ tâm tín hiệu vệ tinh – Là sự làm giảm tín hiệu cố ý do sự áp đặt của Bộ Quốc phòng Mỹ, nhằm chống lại việc đối thủ quân sự dùng tín hiệu GPS chính xác cao. Chính phủ Mỹ đã ngừng việc này từ tháng 5 năm 2000, làm tăng đáng kể độ chính xác của máy thu GPS dân sự. (Tuy nhiên biện pháp này hoàn toàn có thể được sử dụng lại trong những điều kiện cụ thể để đảm bảo gậy ông không đập lưng ông. Chính điều này là tiềm ẩn hạn chế an toàn cho dẫn đường và định vị dân sự.)

Ứng dụng global positioning system [sửa |sửa mã nguồn ]

Quản lý và điều hành xe

one. Giám sát quản lý vận tải, theo dõi vị trí, tốc độ, hướng di chuyển, … two. Giám sát mại vụ, giám sát vận tải hành khách, .. three. Chống trộm cho ứng dụng thuê xenon tự lái, theo dõi lộ trình của đoàn xenon four. Liên lạc, theo dõi định vị cho các ứng dụng giao hàng global positioning system có nhiều ứng dụng mạnh mẽ trong quản lý xenon ô tô, đặc biệt là các loại xenon như : xenon taxi, xenon tải, xenon công trình, xenon bus, xenon khách, xenon tự lái. Với nhiều tính năng như :

• Giám sát lộ trình đường đi của phương tiện theo thời gian thực: vận tốc, hướng di chuyển và trạng thái tắt/mở máy, quá tốc độ của xe….
• Xác định vị trí xe chính xác ở từng góc đường (vị trí xe được thể hiện nháp nháy trên bản đồ), xác định vận tốc và thời gian xe dừng hay đang chạy, biết được lộ trình hiện tại xe đang đi (real time)
• Lưu trữ lộ trình từng xe và hiển thị lại lộ trình của từng xe trên cùng một màn hình
• Xem lại lộ trình xe theo thời gian và vận tốc tùy chọn
• Quản lý theo dõi một hay nhiều xe tại mỗi thời điểm
• Báo cáo cước phí và tổng số km của từng xe (ngày/tháng)
• Cảnh báo khi xe vượt quá tốc độ, vượt ra khỏi vùng giới hạn
• Chức năng chống trộm

Khảo sát trắc địa, môi trường

Dùng trong điều tra, khảo sát, thiết kế các công trình lâm sinh

Các hạn chế trong ứng dụng dân dụng [sửa |sửa mã nguồn ]

Chính phủ Hoa Kỳ kiểm soát vệc xuất khẩu một số máy thu dân dụng. Tất cả máy thu global positioning system có khả năng hoạt động ở độ cao trên eighteen kilômét ( eleven michigan ) và 515 mét trên giây ( 1.690 ft/s ) [ seven ] được phân loại vào nhóm vũ khí theo đó cần phải có phép sử dụng của Bộ ngoại giao Hoa Kỳ. Những hạn chế này nhắm mục đích ngăn ngừa việc sử dụng các máy thu trong tên lửa đạn đạo, trừ việc sử dụng trong tên lửa hành trình do độ cao và tốc độ của các loại này tương tự như các máy bay.

Read more : Bộ Khoa học và Công nghệ (Việt Nam) – Wikipedia tiếng Việt

Quy định pháp lý tại Việt Nam về global positioning system [sửa |sửa mã nguồn ]

• Nghị định 91/2009/NĐ-CP về thiết bị giám sát hành trình xe.
• Thông tư 14/2010/TT-BGTGT về dùng GPS giám sát hoạt động vận tải.
• Thông tư số 69/2011/TT-BNNPTNT Hướng dẫn thực hiện một số nội dung Quy chế quản lý đầu tư xây dựng công trình lâm sinh ban hành kèm theo quyết định số 73/2010/QĐ-TTg ngày 16 tháng 11 năm 2010 của Thủ tướng Chính phủ

Các thiết bị ứng dụng global positioning system [sửa |sửa mã nguồn ]

Trong quân sự [sửa |sửa mã nguồn ]

Các hệ thống định vị khác [sửa |sửa mã nguồn ]

Các hệ thống định vị vệ tinh khác được sử dụng ở một số nơi bao gồm :

• Galileo – hệ thống toàn cầu do EU và các quốc gia đối tác khác phát triển, dự kiến đưa vào sử dụng năm 2014.
• Beidou (Bắc Đẩu) – là hệ thống riêng của CHDNND Trung Hoa phát triển, phủ ở châu Á và tây Thái Bình Dương[8]
• COMPASS – Hệ thống toàn cầu của CHDNND Trung Hoa, dự kiến đưa vào sử dụng năm 2020[9][10]
• GLONASS – Hệ thống địa vị toàn cầu của Nga.
• IRNSS – Hệ thống định vị khu vực của Ấn Độ, dự kiến đưa vào sử dụng năm 2012, phủ Ấn Độ và bắc Ấn Độ Dương[11]
• QZSS – Hệ thống định vị khu vực của Nhật Bản, phủ châu Á và châu Đại Dương.

• GNSS: Hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu
• Định vị (định hướng)

Liên kết ngoài [sửa |sửa mã nguồn ]