GPS ở khắp mọi nơi,bạn có thể thấy hệ thống GPS trong ô tô,điện thoại thông minh và đồng hồ của mình. GPS giúp bạn đến nơi bạn sắp đến,từ điểm A đến điểm B. GPS là gì? Hãy đọc ngay bài viết để tìm hiểu thêm về cách hoạt động,lịch sử của nó và những tiến bộ tương lai.

GPS là gì và nó hoạt động như thế nào

1. GPS là gì và nó hoạt động như thế nào?

Hệ thống Định vị Toàn cầu (GPS) là một hệ thống định vị sử dụng vệ tinh,một máy thu và các thuật toán để đồng bộ hóa dữ liệu vị trí,vận tốc và thời gian cho việc di chuyển trên không,trên biển và trên bộ.

Hệ thống vệ tinh bao gồm một chòm sao của 24 vệ tinh trong 6 mặt phẳng quỹ đạo Trái Đất làm trung tâm,đều có 4 vệ tinh,quỹ đạo ở 13.000 dặm (20.000 km) trên Trái Đất và đi du lịch với tốc độ 8.700 mph (14.000 km/h).

Trong khi chúng ta chỉ cần 3 vệ tinh để tạo ra một vị trí trên bề mặt Trái Đất,một vệ tinh thứ 4 thường được sử dụng để xác thực thông tin từ 3 vệ tinh kia. Vệ tinh thứ 4 cũng đưa chúng ta vào không gian thứ 3 và cho phép chúng ta tính toán độ cao của thiết bị..

2. Ba yếu tố của GPS là gì?

GPS được tạo thành từ 3 thành phần khác nhau,được gọi là phân đoạn,hoạt động cùng nhau để cung cấp thông tin vị trí.

Ba phân đoạn của GPS là gì:

- Space (Vệ tinh) – Các vệ tinh quay quanh Trái Đất,truyền tín hiệu cho người dùng về vị trí địa lý và thời gian trong ngày.

- Điều khiển mặt đất – Việc kiểm soát Segmetn được tạo thành từ các trạm giám sát trên Trái Đất dựa trên các trạm kiểm soát tổng thể và ăng ten mặt đất. Các hoạt động kiểm soát bao gồm theo dõi và vận hành các vệ tinh trong không gian và giám sát các đường truyền. Có các trạm quan trắc ở hầu hết các lục địa trên thế giới,bao gồm Bắc và Nam Mỹ,Châu Phi,Châu Âu,Châu Á và Châu Úc.

- Thiết bị dành cho người dùng – Máy thu và phát GPS bao gồm các mặt hàng như đồng hồ,điện thoại thông minh và thiết bị viễn thông.

3. Công nghệ GPS hoạt động như thế nào?

GPS hoạt động thông qua một kỹ thuật gọi là trilateration. Được sử dụng để tính toán vị trí,vận tốc và độ cao,trilateration thu thập tín hiệu từ vệ tinh để xuất thông tin vi jtris. Nó thường bị nhầm với phép đo tam giác,được sử dụng để đo góc chứ không phải khoảng cách.

Vệ tinh quay Trái Đất gửi tín hiệu để đọc và giải thích bằng thiết bị GPS,nằm trên hoặc gần bề mặt Trái Đất. Để tính toán vị trị,thiết bị GPS phải có khả năng đọc tín hiệu từ ít nhất 4 vệ tinh.

Mỗi vệ tinh trong mạng quay vòng quanh Trái Đất 2 lần một ngày và mỗi vệ tinh gửi một tín hiệu duy nhất,các thông số quỹ đạo và thời gian. Tại bất kỳ thời điểm nào,thiết bị GPS có thể đọc tín hiệu từ 6 vệ tinh trở lên.

Một vệ tinh phát tín hiệu vi sóng được thiết bị GPS thu và được sử dụng để tính khoảng cách từ thiết bị GPS đến vệ tinh. Vì thiết bị GPS chỉ cung cấp thông tin về khoảng cách từ vệ tinh,một vệ tinh đơn lẻ không thể cung cấp nhiều thông tin vị trí. Vệ tinh không cung cấp thông tin về góc,do đó vị trí của thiết bị GPS có thể ở bất kỳ đâu trên bề mặt hình cầu.

Khi một vệ tinh gửi tín hiệu,nó sẽ tạo ra một vòng tròn có bán kính đo được từ thiết bị GPS đến vệ tinh.

Khi chúng tôi thêm vệ tinh thứ 2,nó tạo ra một vòng tròn thứ 2 và vị trí được thu hẹp xuống một trong 2 điểm nơi các vòng tròn giao nhau.

Với vệ tinh thứ 3,vị trí của thiết bị cuối cùng có thể được xác định,vì thiết bị nằm ở giao điểm của cả 3 vòng tròn.

Dưới đây là một minh họa về phạm vi vệ tinh:

GPS là gì và nó hoạt động như thế nào

Khi một thiết bị dịch chuyển,bán kinh (khoảng cách đến vệ tinh) không thay đổi. Khi bán kính thay đổi,các quả cầu mới được tạo ra,cho chúng ta một vị trí mới. Chúng tôi có thể sử dụng dữ liệu đó,kết hợp với thời gian từ vệ tinh,để xác định vận tốc,tính toán khoảng cách đến điểm của chúng tôi và ETA.

4. Công dụng của GPS là gì?

GPS là một công cụ mạnh mẽ và đáng tin cậy cho các doanh nghiệp và tổ chức trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Các nhà khảo sát,nhà khoa học,phi công,thuyền trưởng,người phản ứng đầu tiên và công nhân khai thác mỏ và nông nghiệp… Họ sử dụng thông tin GPS để chuẩn bị cho các cuộc khảo sát và bản đồ chính xác,thực hiện các phép đo thời gian chính xác,theo dõi vị trí hoặc để điều hướng. GPS hoạt động mọi lúc và trong hầu hết mọi điều kiện thời tiết.

Có 5 cách sử dụng chính của GPS:

1. Vị trí – Xác định vị trí.

2. Điều hướng – Đi từ vị trí này đến vị trị khác.

3. Theo dõi – Giám sát đối tượng hoặc chuyển động cá nhân

4. Lập bản đồ - Tạo bản đồ thế giới

5. Thời gian – Giúp bạn có thể thực hiện các phép đo thời gian chính xác

GPS là gì và nó hoạt động như thế nào

Một số ví dụ cụ thể về các trường hợp sử dụng GPS bao gồm:

- Ứng phó khẩn cấp : Trong trường hợp khẩn cấp hoặc thiên tai,những người ứng cứu đầu tiên sử dụng GPS để lập bản đồ,theo dõi và dự đoán thời tiết cũng như theo dõi nhân viên khẩn cấp. Tại EU và Nga,quy định về cuộc gọi điện tử dựa trên công nghệ GLONASS (một giải pháp thay thế GPS) và viễn thông để gửi dữ liệu đến các dịch vụ khẩn cấp trong trường hợp có tai nạn xe cộ,giảm thời gian phản hồi.

- Giải trí : GPS có thể được tích hợp vào các trò chơi hoạt động như Pokemon GO và Geocaching.

- Sức khỏe và thể chất : Đồng hồ thông minh và công nghệ có thể đeo được có thể theo dõi hoạt động thể dục (chẳng hạn như quãng đường chạy) và đánh giá chuẩn theo nhân khẩu học tương tự.

- Xây dựng,khai thác mỏ và vận tải đường bộ : Từ thiết bị định vị đến đo lường và cải thiện việc phân bổ tài sản,GPS cho phép các công ty tăng lợi nhuận trên tài sản của họ,theo dõi quá trình di

- Vận tải: Các công ty vận tải triển khai các hệ thống viễn thông để cải thiện năng suất và sự an toàn của người lái xe. Công cụ theo dõi xe di chuyển được sử dụng để hỗ trợ tối ưu hóa lộ trình,tiết kiệm nhiên liệu ,an toàn và tuân thủ cho người lái xe.

5. GPS chính xác như thế nào?

Độ chính xác của thiết bị GPS phụ thuộc vào nhiều biến số,chẳng hạn như số lượng vệ tinh có sẵn,tầng điện ly,môi trường đô thị và hơn thế nữa.

Một số yếu tố có thể cản trở độ chính xác của GPS bao gồm:

- Vật cản vật lý : Các phép đo thời gian đến có thể bị sai lệch bởi các khối lượng lớn như núi,tòa nhòa,cây cối,v.v.

- Ảnh hưởng đến khi quyển: Độ trễ tầng điện ly,bão lớn và bão mặt trời đều có thể ảnh hưởng đến thiết bị GPS.

- Ephemeris: Mô hình quỹ đạo trong vệ tinh có thể không chính xác hoặc lỗi thời,mặc dù điều này ngày càng hiếm.

- Tính toán sai số : Đây có thể là một yếu tố khi phần cứng của thiết bị không được thiết kế theo thông số kỹ thuật.

- Gây nhiễu nhân tạo : Chúng bao gồm thiết bị gây nhiễu hoặc thiết bị giả mạo GPS

GPS là gì và nó hoạt động như thế nào

May mắn rằng,nhiều vấn đề quan trọng mà công nghệ GPS phải đối mặt đã được xác định và đang gần được giải quyết. Máy thu chất lượng cao cung cấp độ chính xác ngang 2.2m trong 95% trường hợp và tốt hơn độ chính xác 3m trong 99% trường hợp.