bài thảo luận: đặc điểm các hệ thống định vị toàn cầu trên thế giới

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH
KHOA ĐỊA LÝ
KHOA ĐỊA LÝ
BÀI THẢO LUẬN
ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU TRÊN THẾ GIỚI
11/162013
1



Các hệ thống định vị
Các hệ thống định vị
11/16/2013
2



HỆ THỐNG GPS
HỆ THỐNG GPS

Lịch sử hình thành và phát triển
•
GPS (Global Positioning System) – NAVSTAR
tên gọi chính thức của BộQuốc phóng Mỹ cho
GPS.
•
GPS ban đầu chỉ dành cho các mục đích quân
sự, nhưng từ năm 1980 chính phủ Mỹ cho
phép sử dụng trong dân sự.
•

Vệ tinh GPS đầu tiên được phóng năm 1973.
•
Hoàn chỉnh đầy đủ 24 vệ tinh vào năm 1994.
•
Mỗi vệ tinh được làm để hoạt động tối đa 10
năm.
•
Vệ tinh GPS có trọng lượng khoảng 1500kg và
dài khoảng 17 feet (5m).

11/16/2013 3

Cơ cấu hệ thống GPS
Cơ cấu hệ thống GPS
•
Hệ thống GPS gồm 3 thành phần
03/18/14 4



MẢNG KHÔNG GIAN
MẢNG KHÔNG GIAN

•
 !"#!$%
•
&'()*+,  /01
/
•
 !23(-04/5 ,

16/11/2013 5



MẢNG ĐIỀU KHIỂN
MẢNG ĐIỀU KHIỂN
03/18/14 6

Mảng điều khiển bao gồm các tiện ích cần cho việc giám sát sức khoẻ; theo
Mảng điều khiển bao gồm các tiện ích cần cho việc giám sát sức khoẻ; theo
dõi, điều khiển, tính toán bản lịch vệ tinh và nạp dữ liệu lên vệ tinh. Có 5 trạm
dõi, điều khiển, tính toán bản lịch vệ tinh và nạp dữ liệu lên vệ tinh. Có 5 trạm
điều khiển trên mặt đất: Hawaii, Colorado Springs, Ascension Is.,
điều khiển trên mặt đất: Hawaii, Colorado Springs, Ascension Is.,
6789:;7<=-

&#>!?-@7A !3?
!$%<

?1?B'-?!$%CDBE<?F
7A)0G*?5 H
<

I??J-7-@6789:;7??'
/<6#K2 H
2#
03/18/14 7


MẢNG NGƯỜI SỬ DỤNG
MẢNG NGƯỜI SỬ DỤNG
3K(-048LB 
•
L,C7AK$#E
•
L,!C@(-04E
•
MN!
O /K(F&!? $!?@5
)!<7&?F%?
•
D 5, ? H/P, QP
•
D , ? F%, /,
75)@F%?
•
R5)S ? , T!& 
UTK<3K','?'/-04$F$<
V47WXYY@'Q7 @'O'7B77-@'8IZ
>YY@'8IZPYYY@Q7- -7>YY@[
•
R5)NS ? 5, @F&?\
#]]-04''44#8^B<
V4787Z7)'7_@J-7`77
03/18/14 8


Độ chính xác thấp: cũng là loại máy thu một tần số nh ng có cấu tạo gọn nhẹ
Độ chính xác thấp: cũng là loại máy thu một tần số nh ng có cấu tạo gọn nhẹ

nhất (th ờng là máy thu cầm tay) và rẻ tiền nhất th ờng đ ợc dùng cho các mục
nhất (th ờng là máy thu cầm tay) và rẻ tiền nhất th ờng đ ợc dùng cho các mục
đích định vị hàng hải, du lịch, Ví dụ Lowrance 200, Garmin III+,
đích định vị hàng hải, du lịch, Ví dụ Lowrance 200, Garmin III+,
03/18/14
9
•
Đối với máy thu dân dụng phổ biến, hệ thống GPS cung cấp 2 loại dịch
vụ cơ bản:
•
Dịch vụ định vị cơ bản (SPS): theo thiết kế, dịch vụ SPS sẽ cung cấp
chính xác tối thiểu là 100m theo chiều ngang và 156m theo chiều cao.
•
Dịch vụ định vị chính xác (PPS) : cho độ chính xác 10m (95%) cho
chiều ngang và khoảng 15m cho chiều cao.
•
Dịch vụ SPS có đưa thêm sai số SA còn dịch vụ PPS không có sai số SA
•
Kết quả tính toán thời gian tại máy thu GPS theo thống kê đạt độ chính
xác trong khoảng 20 nano – giây so với giá trị thực của UTC ( UNSO )
đối với dịch vụ PPS và trong khoảng 340 nano-giây đối với dịch vụ SPS
khi còn SA.
03/18/14 10
•


Quỹ đạo vệ tinh
Quỹ đạo vệ tinh
•
Hệ thống GPS gồm 24 vệ

tinh với 6 quỹ đạo bay. Các
vệ tinh này hoạt động ở quỹ
đạo có độ cao 20200km, ở
góc nghiêng 55 độ và với
thời
gian 12 giờ/quỹ đạo.
•
Mỗi vệ tinh truyền trên 2
kênh
tần số L, L1 có tần số
1575.42
MHz và L2 có tần số 1227.6
MHz.
03/18/14 11



Ứng dụng thực tế
Ứng dụng thực tế
•
Hệ thống GPS được hình thành và phát triển từ năm 1974 cho tới nay do đó ứng
dụng thực tế của GPS hiện nay rất đa dạng.
•
GPS giúp trong việc quan sát, dự báo sự biến đổi của môi trường, từ đó sớm đưa
ra được các biện pháp phòng tránh đối phó. VD như việc tràn dầu ở vịnh Mexico,
nhờ hệ thống GPS công tác khắc phục hậu quả đã thuận lợi và nhanh chóng hơn.
•
Hàng hải: GPS đã giúp các nhân viên y tế xác định vị trí, điều hướng một cách
nhanh chóng và chính xác, giúp các thuỷ thủ xác định vị trí tàu-bến tàu làm tăng sự
an toàn và tiết kiệm cho chuyến đi. Ngoài ra GPS còn giảm thiệt hại trong ngành

giao thông hang hải, giảm bớt tỉ lệ container bị nhầm lẫn hoặc bị mất, giúp chính
phủ kiểm tra giám sát tăng cường an ninh hàng hải.
•
Cứu trợ: Nhờ hệ thống GPS, các thông tin về điểm mốc, vị trí các toà nhà, các con
đường lớn, những nơi có dịch vụ cứu trợ như trạm cứu hoả, bệnh viện, sở cảnh sát sẽ
được chuyển đến cho các lực lượng chịu trách nhiệm một cách nhanh nhất.
•
Khi có hoả hoạn, GPS sẽ giúp nhân viên cứu hoả tạo ra một “ranh giới” giúp cho
công tác dập lửa được diễn ra hiệu quả hơn bằng cách xác định được những khu vực
có khả năng tiếp nước (ao hồ song suối) những khu vực đông dân cư để kịp thời sơ
tán….
03/18/14 12
•


Hệ thống GPS giúp các nhà khoa học nghiên cứu khu vực dưới đáy đại dương, các
Hệ thống GPS giúp các nhà khoa học nghiên cứu khu vực dưới đáy đại dương, các
nguy cơ xảy ra động đất, sóng thần sẽ được phát hiện và cảnh báo sớm đến người dân.
nguy cơ xảy ra động đất, sóng thần sẽ được phát hiện và cảnh báo sớm đến người dân.
•
Được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực: Nông nghiệp, Hàng không-Vũ trụ, Quản lí tài
nguyên môi trường, Giao thông, Cứu trợ thiên tai, Giải trí…
•
Nông nghiệp: Bằng việc kết hợp GPS và GIS, nông dân có thể làm việc trong điều
kiện thời tiết xấu (tầm nhìn hạn chế) như mưa, bụi, sương mù….Biết được các thông
tin về sự thay đổi tính chất của đất, các khu vực có sâu bệnh, … từ đó lập bản đồ
ranh giới giữa các khu vực để điều chỉnh kĩ thuật canh tác phù hợp.
•
Hàng không: Phi công sử dụng hệ phống GPS để tăng tính an toàn và hiệu quả của
chuyến bay(thông tin về thời tiết, thông tin về các chuyến bay trong khu vực máy bay

bay qua…), mở ra các đường bay mới hiệu quả và tiết kiệm hơn.
•
Quản lí tài nguyên môi trường: Để duy trì môi trường trái đất trong khi cân đối nhu
cầu của con người thì việc cập nhật thông tin nhanh chóng, chính xác kịp thời rất
quan trọng. Hệ thống GPS sẽ mang lại những thông tin cần thiết đó. Việc kết hợp
GPS và GIS sẽ đưa ra một cái nhìn cụ thể và sâu sắc hơn về một tình huống cụ thể
nào đó hơn là qua các phương tiện thông thường.
03/18/14 13



Định vị
Định vị
03/18/1414
HỆ THỐNG GPS
HỆ THỐNG GPS
•
6  ẫ đườ
-
Dẫn đường là một tính năng mà hầu hết
những người sử dụng đều muốn có khi cầm
trong tay một thiết bị có GPS. Dựa trên vị
trí tọa độ của thiết bị cộng thêm dữ liệu của
ứng dụng bản đồ, thiết bị GPS sẽ vạch cho
người sử dụng một lộ trình từ điểm đầu đến
điểm cuối sao cho ngắn nhất và thuận tiện nhất.
-
Đối với những hãng vận tải thì GPS là một ứng dụng
không thể thiếu trong việc điều hành và quản lý phương
tiện. Trước tiên, nó cho phép giám sát lộ trình đường đi

của phương tiện theo thời gian thực: vận tốc, hướng di
chuyển và trạng thái tắt/mở máy, quá tốc độ của xe… Dựa
vào đó, thiết bị có thể lưu trữ lộ trình từng xe và hiển thị
lại lộ trình của từng xe trên cùng một màn hình. Ngoài ra,
một số thiết bị GPS còn có tác dụng cảnh báo mỗi khi xe
vượt quá tốc độ cho phép hoặc thay thế vai trò của một
máy chống trộm hết sức hiệu quả.
03/18/14 15
•


Nó có nhiều ưu điểm sau:
Nó có nhiều ưu điểm sau:
•
Độ chính xác định vị cao, từ decimet đến milimet.
•
Có sẵn cho người sử dụng bất cứ đâu trên trái đất.
•
Hoạt động liên tục 24h/ngày, trong mọi điều kiện thời tiết.
•
GPS trước tiên là một hệ thống hàng hải phục vụ cho mục đích quân
sự. Nó được thiết kế, hỗ trợ tài chính, khai thác và điều khiển bởi Bộ quốc
phòng Mỹ. Tuy nhiên GPS được cung cấp miễn phí cho người sử dụng
dân sự ở một mức độ giới hạn.
•
8LB3$3% 3.6''7`JaB^
b'44.5TK#/cY<V)S 
d28LB(d$e$f
-
•

R5 .$2
•
2 /05)
•
9#)K7A5)
03/18/14 11



GLONASS
GLONASS

GLONASS (tiếng Nga: ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая
Система - ГЛОНАСС ; chuyển tự : Global'naya Navigatsionnaya Sputnikovaya
Sistema) là hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu của Liên bang Nga , tương tự
như GPS (NAVSTAR) của Hoa Kỳ hay Galileo của Liên minh châu Âu.
03/18/14 17



Lịch sử hình thành và phát triển
Lịch sử hình thành và phát triển
•
Hệ thống GLONASS của liên bang sô viết(cũ) được xây dựng từ năm
1982, được chính thức công bố đưa vào hoạt động vào ngày
24/09/1993 với cấu hình không đầy đủ và vào ngày 07/03/1995 với cấu
hình đầy đủ. Hệ thống GLONASS được xây dụng qua 3 giai đoạn:

Giai đoạn 1 (1982 – 1985): tính chỉnh thiết kế hệ thống, thực nghiệm
đánh giá từ 4 đến 6 vệ tinh.


Giai đoạn 2 (1986 – 1993): triển khai hệ thống gồm 12 vệ tinh, bắt đầu
khai thác thử nghiệm.

Giai đoạn 3 (1993 – 1995): triển khai đầy đủ hệ thống gồm 24 vệ tinh.
•
Từ năm 1996, do nga có khó khăn về tài chính, nên hệ
thốngGLONASS hoạt động cầm chừng. Số lượng vệ tinh hoạt động
của hệ thống giảm dần do không có vệ tinh thay thế, có thời gian hệ
thồng chỉ còn lại 7 vệ tinh trên quỹ đạo.
•
Hệ thống GLONASS hoạt động trực tiếp dưới quyền kiểm soát của bộ
quốc phòng Nga, ban đầu chủ yếu phục vụ cho mục đích quân sự
cua Nga.
03/18/14 18
•


Tháng 8 năm 2011, chính phủ Liên Bang Nga đã phê chương trình
Tháng 8 năm 2011, chính phủ Liên Bang Nga đã phê chương trình
10 năm (2001 – 2011) nhằm bổ sung nâng cấp và hiện đai hóa hệ
10 năm (2001 – 2011) nhằm bổ sung nâng cấp và hiện đai hóa hệ
thống GLONASS theo hướng:
thống GLONASS theo hướng:

Bổ sung đủ số lượng vệ tinh

Phát triển các vệ tinh thế hệ GLONASS mới: GLONASS-M,GLONASS-K và
GLONASS-KM.
•

Chương trình dự kiến đến năm 2010, hệ thống GLONASS sẽ có đủ 24 vệ tinh thế
hệ mới trên quỹ đạo.
03/18/14 19
•


Quá trình phát triển các thế hệ vệ tinh:
Quá trình phát triển các thế hệ vệ tinh:
03/18/14 20



Quỹ đạo vệ tinh
Quỹ đạo vệ tinh
•
Hệ thống Glonass gồm 27 vệ
tinh gồm 24 vệ tinh chính thức
và 3 vệ tinh lưu trữ.
•
Được phóng lên 3 mặt phẳng
quỹ đạo cách nhau 120 độ,
nghiêng 64.8 độ so với mặt
phẳng xính đạo.
•
Trên mỗi măt phẳng, 8 vệ tinh
cách nhau 45 độ và bay ở độ cao
19100 km với chu kì 11h15 phút
03/18/14 21

Các vệ tinh của hệ GLONASS liên tục phóng ra các tín hiệu định
Các vệ tinh của hệ GLONASS liên tục phóng ra các tín hiệu định
vị theo 2 dạng: tín hiệu định vị chính xác chuẩn (
vị theo 2 dạng: tín hiệu định vị chính xác chuẩn (
Ch
Ch
) ở tần số
) ở tần số
L1 (1,6 GHz) và tín hiệu định vị chính xác cao (
L1 (1,6 GHz) và tín hiệu định vị chính xác cao (
C
C
) ở tần số L1
) ở tần số L1
và L2
và L2
•
(1,2 GHz). Thông tin, cung cấp bởi tín hiệu định vị Сh, mở cho tất cả người
dùng trên nền toàn cầu và liên tục và đảm bảo khi dùng máy thu
GLONASS, khả năng xác định
•
các tọa độ ngang với độ chính xác 50–70 m (độ tin cậy 99,7%);
•
các tọa độ đứng với độ chính xác 70 m (độ tin cậy 99,7%);
•
các véc-tơ thành phần của vận tốc với độ chính xác 15 cm/s (độ tin cậy
99,7%)
•
thời gian chính xác với độ chính xác 0,7 m(độ tin cậy 99,7%).
•

Các độ chính xác này có thể tăng lên đáng kể, nếu dùng phương pháp định
vị vi phân và/hay các phương pháp đo bổ sung đặc biệt.
•
Tín hiệu C về cơ bản, được chỉ định dành cho các nhu cầu của Bộ Quốc
Phòng Nga, và việc sử dụng trái phép không được khuyến khích. Câu hỏi về
việc cung cấp tín hiệu C cho nhu cầu dân sự đang trong tình trạng xem xét.
03/18/14 22
•


Để xác định các tọa độ không gian và thời gian chính xác cần
Để xác định các tọa độ không gian và thời gian chính xác cần
nhận và xử lý các tín hiệu định vị từ không ít hơn 4 vệ tinh
nhận và xử lý các tín hiệu định vị từ không ít hơn 4 vệ tinh
GLONASS. Khi nhận các tín hiệu sóng định vị GLONASS máy
GLONASS. Khi nhận các tín hiệu sóng định vị GLONASS máy
thu,
thu,
dùng các phương pháp kỹ thuật sóng đã biết, đo các độ dài đến các vệ tinh
nhìn thấy và đo các vận tốc chuyển động của chúng
•
03/18/14
•
23



Ứng dụng thực tế
Ứng dụng thực tế
•

R.gK(g@78.!2 ?/
a^BZ8QhaJBB@JZ3Z)Z\8Z2CJ7)78$E@
8QhaJBB4/!id@T,"
.j2#2bFk'.DZ)\Z
_L/ZlZ<
•
Qid 4S!'.@d[_7G
[@[I3m2[gZ2? $<
8QhaJBB35K1+K35
nZZ'U2kBcYPW@\.$%-
2?5350<R! 'l'$%-
&#'\#@$%#*($2(%<
•
OF5d=G.$%-5\5@
'l'F'('$+&' U5'?
7&3F<6K4[oZ8QhaJBB[F&
$p-d./(5,(55)7&'<
7d$3@.cYPqK4 -r?5<
03/18/14 24
•
Tại 15 khu vực của Nga đã thông qua chương trình cụ thể về
Tại 15 khu vực của Nga đã thông qua chương trình cụ thể về
áp dụng GLONASS, cho phép đánh giá nhu cầu của khách
áp dụng GLONASS, cho phép đánh giá nhu cầu của khách
hàng đối với hệ thống giám sát và định vị chính xác giao
hàng đối với hệ thống giám sát và định vị chính xác giao
thông vận tải. Trong số các khách hàng có công
thông vận tải. Trong số các khách hàng có công
ty ” i n t Đ ệ ử
ty ” i n t Đ ệ ử

Nga" và "Transneft", những đơn vị đang làm việc trong điều kiện khó khăn
ở Bắc cực<7d@sWg@H/!d$
8QhaJBBkK(a-r?WtuB6@g\&!-
g <
•
. Hệ thống định vị vệ tinh của Nga được được sử dụng ở các nước khác
nhau, chủ yếu ở Ấn Độ, nơi mà các chi nhánh của "NIS GLONASS"
xuất hiện cách đây một năm rưỡi. Tại Ấn Độ Có đã bắt đầu dự án trong
lĩnh vực điều khiển giao thông và cảnh sát.
•
Tại thời điểm này, thị trường Ấn Độ sử dụng dịch vụ GLONASS là thị
trường chính, sau Nga. Sau Ấn Độ, là các nước SNG và Trung Đông và
Mỹ Latinh. Ấn Độ sẽ trở thành lĩnh vực cạnh tranh chính giữa hệ thống
GLONASS của Nga và "Compass" của Trung Quốc.
03/18/14 25