NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GPS

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG
ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GPS


A. Nội dung nghiên cứu
I. Giới thiệu về GPS
II. Nguyên lý hoạt động của GPS
1. Nguyên lí hoạt động
2. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động
của GPS

III. Ứng dụng GPS


I. Giới thiệu về GPS
G
Global
(toàn cầu)

P
Positioning
(Định vị)

s
System
(Hệ thống)

HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU


1. Khái niệm:

• Hệ thống định vị tồn cầu GPS ( Global

Positioning System - GPS) là hệ thống xác định
vị trí dựa trên vị trí của các vệ tinh nhân tạo.
• GPS là một hệ thống gồm 27 vệ tinh (3 vệ tinh
dự phòng) chuyển động trên các qũi đạo chung
quanh trái đất

• GPS được thiết kế xây dựng, vận hành và
quản lý bởi Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ.


Phân loại:
Được biến đến nhiều nhất là các hệ thống:
• LORAN (Long Range Navigation) : hoạt
động ở giải tần 90-100 kHz chủ yếu
dùng cho hàng hải
• TACAN (Tactical Air Navigation): dùng
cho quân đội Mỹ 
• Với độ chính xác thấp VOR/DME – VHF
(Omnidirectional Range/Distance
Measuring Equipment ) : dùng cho hàng
không dân dụng.


II. Cấu tạo và nguyên lí hoạt
động
1.Cấu tạo

- Hệ thống GPS bao gồm 3 mảng :
+ Mảng người dùng : Gồm người sử dụng và
thiết bị thu.
+ Mảng kiểm soát : Bao gồm các trạm trên mặt
đất, chia thành trạm trung tâm và trạm con.
Các trạm con, vận hành tự động, nhận thông
tin từ vệ tinh, gửi tới cho trạm chủ.
Trạm con gửi thông tin đã được hiệu chỉnh trở
lại, để các vệ tinh biết được vị trí của chúng
trên quỹ đạo và thời gian truyền tín hiệu.


+ Mảng còn lại: Gồm các vệ tinh hoạt
động bằng năng lượng mặt trời, được
sắp xếp trên sáu mặt phẳng quĩ đạo
nghiêng 55 so với mặt phẳng xích
đạo .
Quãng thời gian tồn tại của chúng
vào khoảng 10 năm và chi phí cho
mỗi lần thay thế lên đến hàng tỷ USD.


Sơ đồ minh họa các mảng


2. Nguyên lí hoạt động
- Để xác định vị trí của một vật thể bằng vệ
tinh cần :
+ Đo được khoảng cách tới ít nhất 3 vệ tinh.
+ Vị trí của các vệ tinh.

- Nguyên lý xác định khoản cách này dựa trên
công thức:
Quãng đường = Vận tốc x Thời gian
- Vệ tinh phát ra các tín hiệu bao gồm vị trí
của chúng, thời điểm phát tín hiệu.


- Máy thu GPS phải xác định được hai thứ tối
thiểu:
+ Vị trí của ít nhất 3 vệ tinh bên trên nó
+ Khoảng cách giữa máy thu GPS đến từng
vệ tinh nói trên
- Bằng cách phân tích sóng điện từ tần số cao
tần, công suất cực thấp từ các vệ tinh, máy
thu GPS và vệ tinh sẽ tính tốn ra dđược hai
thứ trên dựa trên công thức đã cho.


- Về bản chất máy thu sẽ xác định sự sai

lệch giữa thời gian tín hiệu truyền từ vệ
tinh và thời gian máy thu nhận được tính
hiệu (At)
- Máy thu sẽ tính tốn dựa trên cơng thức:
S=At*c
c: vận tốc ánh sáng
S: vệ tinh
máy thu

- Sau khi xác định được khoản cách này,
vệ tinh sẽ xác định vi trí thơng qua
phép định vị điểm trong khơng gian.
- Phép định vị điểm này được tính tốn
bằng sự giao nhau của các mặt cầu
trong khơng gian và từ đó các sẽ xác
định chính xác vị trí của máy thu GPS
tức là điểm cần định vị.


Hình ảnh miêu tả phép định vị điểm


2. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt
động của GPS

• Lực hút của mặt trăng, mặt trời có ảnh

hưởng nhất định làm thay đổi quĩ đạo
của các vệ tinh
• Bầu khí quyến trái đất ít nhiều làm
chậm tốc độ truyền, đặc biết là khi
sóng điên từ đi qua các tầng điện ly và
đối lưu.


• khi tín hiệu phản xạ từ các vật thể

lớn như các toà nhà cao tầng, cũng
tạo cho máy thu một sai số như là

đến từ một khoảng cách xa hơn.
• Máy thu GPS phải thu nhận thơng tin
từ tối thiểu 4 vệ tinh, phối hợp các
thông tin này với thơng tin đã được
chứa trong Almanac để tính tốn ra
vị trí của máy thu trên mặt đất.


III. Ứng dụng GPS
1. Ứng dụng trong lĩnh vực giáo dục:
Chương trình thiết bị Bản đồ & GIS Giáo dục
(Mapping & GIS Educator) giới thiệu những
giải pháp đơn giản và đa dạng, tạo điều kiện
thuận lợi nhất cho các tổ chức giáo
2. Ứng dụng GPS trong lĩnh vực Tài nguyên
thiên nhiên:
Cơng nghệ GPS và GIS đã cho phép con
người có thể quản lý một cách có hiệu quả
hơn, chi tiết và cụ thể hơn những nguồn tài
nguyên thiên nhiên mà con người đang sở
hữu.


- Ứng dụng GPS trong lĩnh vực quân sự
:
Các vũ khí hiện: như máy bay, tên
lữa, vệ tinh đều định hướng dựa trên
cơng nghệ GPS
- Ngồi ra GPS cịn được ứng dụng
trong các lĩnh vực khác: Kinh tế,Giao

thông….


Bài giảng đến đây kết thúc
Xin chân thành cảm ơn các quý
thầy cô và các bạn