Cơ chế họat động GPS

GPS là gì? Cơ chế hoạt động?

Hệ thống định vị oto toàn cầu (Tiếng Anh: Global Positioning System – GPS) là hệ thống xác định vị trí dựa trên vị trí 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 tọa độ của vị trí đó.

Hệ thống GPS bao gồm:

Phần không gian

- Gồm 24 vệ tinh (21 vệ tinh hoạt động và 3 vệ tinh dự trữ) nằm trên các quỹ đạo xoay quanh trái đất. Chúng cách mặt đất 12 nghìn dặm, 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 trên quỹ đạo được bố trí sao cho các máy thu GPS định vị hợp chuẩn trên mặt đất có thể nhìn thấy tối thiểu 4 vệ tinh vào bất kỳ thời điểm nào.

- Các vệ tinh được cung cấp 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.

Phần điều khiển

Chức năng của phần này là kiểm soát vệ tinh đi đúng hướng theo quỹ đạo và thông tin thời gian chính xác. Có tất cả 5 trạm kiểm soát được 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, data sẽ được sửa lại cho đúng và kết hợp với hai anten khác để gửi lại thông tin cho các vệ tinh.

Phần sử dụng

Là thiết bị thu nhận và sử dụng tín hiệu GPS có mục đích. Thiết bị định vị này bao gồm phần cứng để thu nhận sóng, phần mềm để giải mã sóng, tính toán, và phần giao diện.

Cơ chế hoạt động

- Các vệ tinh GPS bay vòng quanh Trái Đất hai lần một ngày theo một quỹ đạo rất chính xác và phát tín hiệu 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. Bằng cách đo khoảng cách tới các 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 ba vệ tinh để tính ra vị trí hai chiều (kinh độ và vĩ độ) và để theo dõi được chuyển động. Khi nhận được tín hiệu của ít nhất 4 vệ tinh 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…

Định vị GPS khác gì so với định vị BTS trên GSM network?

- Định vị GPS tính toán vị trí tham chiếu dựa trên khoảng cách với các vệ tinh. Vì thế độ chính xác của định vị GPS cao.

- Định vị BTS: BTS(Base Transceiver Station) là các trạm phát sóng được đặt cố định trên mặt đất. Khi nằm trong vùng phủ sóng của một trạm BTS, đối tượng sẽ được nhận diện và ghi lại vị trí tương đối. Định vị bằng BTS có giá trị tương đối và sai số cao.

Một số hiểu lầm cơ bản thường gặp

- GPS là hệ thống nhằm xác định vị trí, không phải là hệ thống dẫn đường. GPS có nhiều ứng dụng như check in, foursquare, latitude...

- Khả năng định vị vệ tinh GPS không phụ thuộc vào số lượng vệ tinh mà trạm thu nhận được tín hiệu.
xem thêm ứng dụng định vị gps cho oto xem tại đây