Hệ thống thiết bị định vị vệ tinh GPS

Định vị vệ tinh GPS hay gọi vắn tắt là GPS hoặc định vị không phải là những từ ngữ quá xa lạ với mọi người trong xã hội hiện đại. Thế nhưng để thực sự hiểu những khái niệm này thì quả thật không có nhiều người.  Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu về những khái niệm liên quan tới định vị vệ tinh GPS trong bài viết này!

 KHÁI NIỆM ĐỊNH VỊ VỆ TINH GPS

Hệ thống định vị vệ tinh GPS (hệ thống định vị GPS) là hệ thống xác định vị trí của một đối tượng dựa trên khoảng cách của đối tượng đó tới các vệ tinh nhân tạo trong không trung. Tọa độ/vị trí của một đối tượng sẽ được xác định nếu biết được khoảng cách từ đối tượng đó tới ít nhất 3 vệ tinh nhân tạo.

GPS là gì?

GPS là một mạng lưới 27 vệ tinh nhân tạo quay xung quanh trái đất được Bộ quốc phòng Mỹ nghiên cứu, xây dựng và phát triển. GPS là viết tắt của Global Positioning System - hệ thống định vị toàn cầu. Ban đầu hệ thống này được xây dựng nhằm phục vụ mục đích quân sự nhưng tới nay nó đã được ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của đời sống như hàng không, vận tải, tìm kiếm cứu nạn, trắc địa môi trường…

Có những hệ thống định vị vệ tinh GPS nào? 

Tính đến nay trên thế giới có không ít các hệ thống định vị vệ tinh như:

• GPS: Hệ thống định vị toàn cầu do Bộ Quốc Phòng Mỹ xây dựng, vận hành và quản lý
• GLONASS: Hệ thống định vị toàn cầu do Nga phát triển
• GALILEO: Hệ thống toàn cầu do EU và đối tác phát triển
• BEIDOU: Hệ thống định vị riêng của Trung Quốc phủ ở châu Á và phía tây Thái Bình Dương
• COMPASS: Hệ thống định vị toàn cầu của Trung Quốc
• IRNSS: Hệ thống định vị khu vực của Ấn Độ tại Ấn Độ và phía bắc Ấn Độ Dương
• QZSS: Hệ thống định vị khu vực của Nhật Bản tại châu Á, châu Đại Dương

Trong số các hệ thống này thì hệ thống định vị vệ tinh GPS và GLONASS đang được ứng dụng nhiều nhất. Theo đánh giá của các chuyên gia hiện nay độ chính xác của 2 hệ thống này là tương đương nhau. Vì thế hiện nay trong công nghệ điện thoại Iphone và Android cũng như nhiều sản phẩm phục vụ các lĩnh vực khác, GLONASS và GPS đều cùng được sử dụng để đảm bảo sự chính xác tối đa.

MÁY ĐỊNH VỊ VỆ TINH GPS

Máy định vị vệ tinh là thiết bị thu nhận tín hiệu từ các vệ tinh nhân tạo vì thế nó còn được gọi là máy thu GPS hoặc thiết bị định vị vệ tinh.

Nguyên lý hoạt động của máy định vị vệ tinh GPS

Máy thu GPS tiến hành thu nhận tín hiệu từ các vệ tinh, tiến hành so sánh thời gian tín hiệu được phát đi từ vệ tinh với thời gian máy thu nhận được chúng. Từ sự sai lệch thời gian này máy định vị vệ tinh sẽ tính ra được khoảng cách từ máy tới các vệ tinh. Sau khi có được khoảng cách này bằng các phép tính lượng giác thiết bị định vị vệ tinh sẽ xác định được vị trí của đối tượng và suy ra được các thông tin khác như tốc độ, lộ trình di chuyển, hướng di chuyển, điểm dừng đỗ…

Độ chính xác của thiết bị định vị vệ tinh

Thông thường độ chính xác trung bình của máy định vị GPS là 15 mét. Tuy nhiên với công nghệ hiện đại như ngày nay, các máy thu GPS tiên tiến có độ chính xác hay phạm vi sai số không quá 3 mét.

Các yếu tố có thể ảnh hưởng tới độ chính xác của thiết bị định vị vệ tinh bao gồm:

• Tín hiệu đi nhiều đường: Khi tín hiệu bị phản xạ từ nhà hay các đối tượng khác trước khi đến máy thu. Điều này thường làm cho sai số định vị tăng cao, định vị không chính xác đặc biệt là tại các tầng hầm nhà cao tầng, đường hầm…
• Thời tiết xấu: Mưa bão, động đất thiên tai làm ảnh hưởng khá lớn tới tín hiệu vệ tinh GPS và tín hiệu viễn thông vì thế gây sai số khá lớn cho các máy định vị vệ tinh
• Thiết bị phá sóng GPS: Trên thế giới có rất nhiều khu vực mà sóng GPS rất kém hoặc không có đó là các khu vực quốc phòng, quân sự. Tại các khu vực này máy thu GPS dù có tốt đến đâu cũng khó mà định vị được vị trí của đối tượng chính xác

ỨNG DỤNG CỦA THIẾT BỊ ĐỊNH VỊ VỆ TINH GPS

Như đã nói ở trên, thiết bị định vị vệ tinh GPS được ứng dụng khá đa dạng phổ biến gần như trong mọi lĩnh vực, nhu cầu của đời sống con người. Có thể kể tới một số ứng dụng tiêu biểu như sau:

Khoa học quân sự

Đây thực sự là mục tiêu ứng dụng đầu tiên khiến Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ nghiên cứu, gây dựng và phát triển hệ thống định vị toàn cầu. Thế nên chắc chắn việc áp dụng hệ thống định vị toàn cầu và máy định vị vệ tinh GPS trong lĩnh vực này là nhiều nhất và được đầu tư nhất. Thiết bị định vị vệ tinh được ứng dụng trong vũ khí hạt nhân, máy bay huấn luyện, bom thông minh JDAM, tên lửa hành trình…

Hàng không, vận tải biển

Ứng dụng GPS trong hàng không và vận tải biển cũng không kém phần quan trọng như trong khoa học quân sự bởi đối với những phương tiện thuộc ngành này việc điều khiển đòi hỏi sự chính xác cao, việc hỗ trợ trong các tình huống xấu cũng cấp thiết và cần độ chính xác, nhanh nhậy cực kỳ.

Quản lý, giám sát, điều hành vận tải đường bộ

Ngày nay GPS được ứng dụng trong giao thông thông minh phát huy những hiệu quả rất lớn bao gồm: định vị vị trí, theo dõi lộ trình, quản lý giám sát phương tiện, điều hành đoàn xe, thống kê báo cáo hành trình, xem lại hành trình di chuyển, cảnh báo tốc độ, cảnh báo chống trộm, cảnh báo khu vực phạm vi lái xe cho phép…

Khảo sát trắc địa và môi trường

Hiện nay các máy định vị vệ tinh thường được dùng nhiều trong điều tra, khảo sát và thiết kế các công trình lâm sinh; theo dõi biến động, thu thập số liệu về các khu vực quy hoạch, khu vực biến động…

Công nghệ di động

Hệ thống định vị vệ tinh được áp dụng trong hầu hết mọi sản phẩm điện thoại thông minh hiện nay. Việc định vị vị trí điện thoại chính xác sẽ giúp người dùng có được những chỉ dẫn đường đi, tìm kiếm địa điểm tiện lợi và chính xác.

Thiết bị thông minh, tìm kiếm cứu nạn

Công nghệ hiện đại khiến cho chúng ta ngày càng có nhiều sản phẩm thiết bị thông minh để lựa chọn. Đó có thể là giày định vị GPS, gậy định vị GPS cho người khiếm thính; thiết bị định vị vệ tinh để giám sát con cái, người thân; máy định vị vệ tinh kiểm soát tài sản, hành lý; định vị cho gia súc, động vật quý hiếm…Những sản phẩm này không chỉ hỗ trợ các hoạt động, nhu cầu của con người mà còn rất hữu ích trong việc tìm kiếm hoặc cứu nạn.

Định vị vệ tinh GPS thực sự là công nghệ, công cụ hữu ích cho khoa học, công nghệ và đời sống hiện đại. Các thiết bị định vị vệ tinh, máy định vị vệ tinh GPS tồn tại trong rất nhiều sản phẩm, ứng dụng chúng ta đang hàng ngày sử dụng. Với xu thế phát triển như hiện nay, dự kiến tương lai không xa sẽ còn nhiều thiết bị ứng dụng công nghệ GPS hơn nữa hiện hữu trong đời sống của con người!