Định vị GPS hoạt động như thế nào?

đăng trong: Chưa được phân loại | 0

Định vị GPS hay cách gọi đầy đủ là Hệ thống Định vị Toàn cầu (Global Positioning System – GPS) là hệ thống xác định vị trí dựa trên khoảng cách đến các vệ tinh nhân tạo. Dù được quản lý bởi Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ, chính phủ Hoa Kỳ cho phép mọi người trên thế giới sử dụng một số chức năng GPS miễn phí.

dinh-vi-gps-mo-hinh

Các thành phần của hệ thống định vị GPS

Phần không gian

Phần không gian bao gồm 27 vệ tinh nằm trên các quỹ đạo xoay quanh trái đất. Trong số 27 vệ tinh này, 24 vệ tinh đang hoạt động, 3 vệ tinh còn lại đóng vai trò dự phòng trong trường hợp 1 trong số 24 vệ tinh chính bị hư hỏng. Các vệ tinh cách mặt đất 20.200 km, bán kính quỹ đạo 26.600 km. Chúng chuyển động trên quỹ đạo ổn định và xoay 2 vòng quỹ đạo trong gần 24 giờ với vận tốc khoảng 11 nghìn km mỗi giờ. Các vệ tinh được bố trí trên quỹ đạo sao cho các thiết bị thu GPS trên mặt đất có thể nhận được tín hiệu của tối thiểu 4 vệ tinh vào bất kỳ thời điểm nào.

Phần kiểm soát

Mục đích của phần này là kiểm soát vệ tinh đi đúng quỹ đạo. Có 5 trạm kiểm soát đặt rải rác trên trái đất, gồm 4 trạm tự động và 1 trạm kiểm soát trung tâm. Bốn trạm tự động nhận tín hiệu liên tục từ những vệ tinh và gửi thông tin đến trạm kiểm soát trung tâm. Trạm kiểm soát trung tâm sẽ tính lại dữ liệu cho đúng và kết hợp với hai an-ten khác để gửi lại thông tin cho các vệ tinh. Ngoài ra, còn 1 trạm kiểm soát trung tâm dự phòng và 6 trạm quan sát chuyên biệt.

Phần sử dụng

Đồng hồ định vị, thiết bị định vị hay các smartphone của bạn là các thiết bị thu GPS, nó sẽ thu dữ liệu từ các vệ tinh GPS ở trên bầu trời và giải mã bằng các phép tính lượng giác. Từ đó giúp bạn tính được khoảng cách chính xác từ vị trí của bạn đến vệ tinh hoặc đến điểm nào đó trên trái đất.

Xem Đồng hồ định vị

Cơ chế hoạt động của định vị GPS

Cơ chế hoạt động của GPS rất đơn giản, bạn có thể tưởng tượng như sau. Trên bản đồ có 3 điểm cố định A, B, C. Dữ liệu GPS cho bạn biết khoảng cách từ bạn đến 3 điểm A, B, C lần lượt là 1km, 2km, 3km.

inh-vi-gps-phuong-phap

Phương pháp đơn giản sẽ là vẽ 3 hình tròn với bán kính 1km, 2km, 3km lần lượt từ các tâm A, B, C. Điểm giao nhau của 3 đường tròn chính là vị trí của bạn.

Thiết bị thu GPS phải nhận được tín hiệu của ít nhất 3 vệ tinh để tính ra vị trí 2 chiều (gồm tung độ và hoành độ) và để theo dõi được chuyển động của bạn. Khi nhận được tín hiệu của ít nhất 4 vệ tinh, thiết bị sẽ cho ra được vị trí 3 chiều (gồm tung độ, hoành độ và cao độ). Một khi vị trí của bạn đã tính được thì thiết bị định vị GPS có thể tính các thông tin khác như tốc độ di chuyển, hướng chuyển động, khoảng hành trình, khoảng cách đích đến và nhiều thứ khác nữa.

Để đưa ra vị trí chính xác, rất nhiều thiết bị GPS kết nối tới ít nhất là 4 vệ tinh. Đó là lý do vì sao đôi khi bạn bị mất sóng GPS: thiết bị của bạn có thể đã kết nối tới 1 hoặc 2 vệ tinh, nhưng vẫn không đủ.

Một số ứng dụng dân dụng của định vị GPS

Giám sát trẻ em và người lớn tuổi: luôn luôn xác định được vị trí, lộ trình, hướng đi, lưu lại hành trình hàng ngày liên tục với độ chính xác rất cao, sai số tối đa dưới 10m, cảnh báo khi ra khỏi vùng an toàn đã thiết lập …

– Quản lý và điều hành xe: xác định vị trí, vận tốc và thời gian xe dừng hay đang chạy, biết được lộ trình xe, hướng đi, quãng đường và đích đến một cách chính xác, cảnh báo khi xe vượt quá tốc độ, vượt ra khỏi vùng giới hạn, …

– Khảo sát trắc địa, môi trường …

Xem thêm: Thiết bị định vị GPS


Bài viết mới

Đăng một bình luận

Hãy làm phép tính để xác nhận *