NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THIẾT BỊ CHUYỂN ĐỔI BẰNG KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ ĐỂ TRUYỀN THÔNG TIN ĐỊNH VỊ TÀU CÁ QUA THIẾT BỊ LIÊN LẠC VÔ TUYẾN ICOM

LỜI NÓI ĐẦU
Việc ứng dụng công nghệ định vị vệ tinh (GPS) trong các bài toán quản lý
phương tiện giao thông đang trở nên phổ biến trên thế giới. Với sự hỗ trợ của công
nghệ thông tin, GPS ngày càng được ứng dụng rộng rãi và có hiệu quả, mang lại giá trị
gia tăng cao dựa trên nền tảng của các dịch vụ viễn thông. Ở Việt Nam, các ứng dụng
của GPS đã bắt đầu được thử nghiệm trong các lĩnh vực lâm nghiệp, thuỷ lợi, giao
thông… tuy nhiên các ứng dụng GPS mang tính tích hợp hệ thống, phục vụ các nhu
cầu đặc thù xã hội vẫn chưa được phổ biến. Đặc biệt, việc áp dụng công nghệ GPS
trong việc quản lý vị trí và hành trình các tàu đánh bắt cá xa bờ đang trở thành nhu cầu
cấp thiết, phục vụ yêu cầu quản lý của các cơ quan nhà nước, hỗ trợ công tác tìm kiếm
cứu nạn và cảnh báo thiên tai trên biến.
Đề tài đã thiết kế, chế tạo thiết bị chuyển đổi và thiết lập một hệ thống quản lý
hành trình tàu cá trên biển bao gồm các thiết bị định vị, chuyển đổi dữ liệu lắp đặt trên
các tàu đánh bắt cá xa bờ để truyền thông tin định vị về trung tâm, thiết bị thu nhận
giải mã tín hiệu để truyền thông tin cho máy vi tính và hệ thống quản lý tập trung trên
nền công nghệ quản lý bản đồ GIS.
Mặc dù thời gian thực hiện đề tài có hạn, điều kiện thực hiện đề tài còn nhiều
khó khăn nhưng nhóm thực hiện đề tài đã cố gắng hoàn thiện sản phẩm cả về phần
cứng và phần mềm, đưa ra được các giải pháp công nghệ phù hợp và các phương án
quản lý hiệu quả. Hệ thống và các trang thiết bị đã được triển khai thử nghiệm trong
thực tế, kết quả đáp ứng các yêu cầu đã đặt ra.
Ngoài phần mở đầu, kết luận - kiến nghị, Báo cáo kết quả đề tài gồm có 7
chương:
Chương 1: Sơ lược tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
Chương 2: Tổng quan về công nghệ GPS
Chương 3: Mô tả kỹ thuật hệ thống quản lý thông tin định vị tàu cá
Chương 4: Thiết kế thiết bị chuyển đổi và bộ nhận dữ liệu.
Chương 5: Chương trình quản lý dữ liệu GPS tàu cá trên nền GIS
Chương 6: Quá trình thử nghiệm trên tàu cá.
5
Chương 7 Phân tích hiệu quả kinh tế và đề xuất giải pháp xây dựng hệ thống

quản lý thông tin định vị và hành trình tàu đánh bắt cá xa bờ.
Cơ quan chủ trì, Chủ nhiệm và nhóm thực hiện đề tài xin chân thành cảm ơn Bộ
Thông tin và Truyền thông, Vụ Khoa học- CN và các đơn vị trực thuộc Bộ, UBND
tỉnh Bình Định, Sở Khoa học và Công nghệ cùng các sở ngành trong tỉnh, các tổ chức
và cá nhân đã tham gia đóng góp góp ý kiến và hỗ trợ chúng tôi hoàn thành đề tài này.
Sở Bưu chính, Viễn thông Bình Định
6
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
TỔ CHỨC, CÁ NHÂN THAM GIA THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
“ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THIẾT BỊ CHUYỂN ĐỔI BẰNG KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
ĐỂ TRUYỀN THÔNG TIN ĐỊNH VỊ TÀU CÁ QUA THIẾT BỊ LIÊN LẠC VÔ TUYẾN
ICOM ”
CƠ QUAN CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI: SỞ BƯU CHÍNH, VIỄN THÔNG BÌNH ĐỊNH
Địa chỉ: 13- Hà Huy Tập- Thành phố Quy Nhơn
Điện thoại: 056 815519 Fax: 056 815517
CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: ThS. NGÔ ĐÔNG HẢI
CƠ QUAN THAM GIA PHỐI HỢP THỰC HIỆN ĐỀ TÀI:
KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ I - HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BCVT
CÁ NHÂN THAM GIA THỰC HIỆN ĐỀ TÀI:
Họ và tên Cơ quan công tác
Thời gian
làm việc cho
đề tài
(Số tháng
quy đổi)
1
Phan Vũ Ngọc Trường Sở Bưu chính, Viễn thông Bình Định 10
2
Trần Ngọc Vinh Sở Bưu chính, Viễn thông Bình Định 10
3

Nguyễn Nguyên Võ Sở Bưu chính, Viễn thông Bình Định 6
4
Ngô Hồng Vương
Sở Bưu chính, Viễn thông Bình Định 8
5
Trần Quang Triết
Sở Bưu chính, Viễn thông Bình Định 8
6
Đỗ Minh Đức
Sở Bưu chính, Viễn thông Bình Định 8
7
Đặng Hoài Bắc
Bộ môn Kỹ thuật Điện tử, Khoa Kỹ thuật Điện tử I
Học viện CN BCVT
10
8
Nguyễn Trung Hiếu
Bộ môn Kỹ thuật Điện tử, Khoa Kỹ thuật Điện tử I
Học viện CN BCVT
10
MỞ ĐẦU
7
1. Yêu cầu thực tiễn và tính cấp thiết của đề tài:
Trong thời gian qua, nhất là sau cơn bão ChanChu đầu năm 2006, tai nạn nghề cá,
đặc biệt là tai nạn do bão đối với các tàu đánh bắt cá xa bờ, liên tiếp xảy ra gây thiệt
hại lớn đến tính mạng và tài sản của ngư dân. Công tác cứu hộ cứu nạn sau thiên tai
còn gặp nhiều khó khăn và hạn chế. Một trong nhiều nguyên nhân dẫn đến tình trạng
trên là những hạn chế về khả năng nắm bắt và quản lý thông tin về số lượng, vị trí, địa
bàn hoạt động và hành trình đánh bắt của các tàu cá.
Một vấn đề cấp thiết được đặt ra là làm thế nào để có thể quản lý, nắm bắt được

hành trình và vị trí của các tàu đánh bắt cá trong phạm vi lãnh hải Việt Nam. Thực tế
đó đòi hỏi cần phải nghiên cứu, xây dựng các hệ thống thông tin, liên lạc cho các tàu
đánh bắt cá xa bờ sao cho từ đất liền có thể liên lạc và kiểm soát được số tàu, vị trí
từng con tàu trên biển phục vụ công tác cảnh báo sớm thiên tai, hướng dẫn phòng tránh
và hỗ trợ công tác tìm kiếm, cứu nạn sau khi thiên tai xảy ra.
2. Mục tiêu nghiên cứu và yêu cầu của đề tài:
Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thiết bị trung gian truyền nhận thông tin định vị
qua thiết bị liên lạc vô tuyến ICOM, có khả năng xác định toạ độ, quản lý hành trình
của tàu đánh bắt cá xa bờ bằng chương trình quản lý tập trung trong phạm vi dưới 1000
km.
Kiến nghị các chương trình, biện pháp, giải pháp nhằm quản lý thông tin về tọa
độ và hành trình của các tàu đánh bắt cá xa bờ.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu xây dựng giải pháp có khả năng tận dụng hạ tầng hệ thống thông
tin vô tuyến hiện có (hệ thống các Đài thông tin duyên hải, các trạm thu phát vô tuyến
của các tổ chức, các nhân, máy thu phát vô tuyến trên tàu cá ngư dân) để truyền đưa tín
hiệu thông tin định vị tàu cá và các thông tin cảnh báo, hướng dẫn khác.
Chỉ nghiên cứu chế tạo các thiết bị bổ sung, có thể kết hợp với các thiết bị sẵn
có (của ngư dân và của hệ thống thông tin khác) mà không cần thay đổi hoàn toàn
trang thiết bị, thói quen thông tin liên lạc của người dân.
8
Sản phẩm phải có giá thành thấp, phù hợp với yêu cầu và khả năng đáp ứng
trong nước; vận hành, sử dụng đơn giản, không tốn thêm chi phí; có khả năng đưa vào
sản xuất số lượng lớn và thương mại hoá để áp dụng phổ biến.
4. Phương pháp nghiên cứu
Các phương pháp sau đây được sử dụng để thực hiện đề tài:
- Phương pháp chuyên gia: trên cơ sở lý luận và tham vấn chuyên gia đầu
ngành có kinh nghiệm về nghiên cứu và thiết kế các hệ thống thiết bị kỹ thuật điện tử,
xây dựng phương án và kỹ thuật cơ bản để thực hiện đề tài.
- Phương pháp thực nghiệm: Trên cơ sở đánh giá tổng quan tình hình nghiên

cứu trong và ngoài nước, tìm hiểu thực trạng sử dụng thiết bị liên lạc vô tuyến nghề cá,
đề tài đã tập trung nghiên cứu kỹ thuật thông tin định vị vệ tinh từ thiết bị GPS,
phương pháp mã hóa và truyền/ nhận thông tin thông qua thiết bị vô tuyến ICOM và
phương pháp quản lý, biểu diễn thông tin trên nền GIS để lựa chọn giải pháp phù hợp
với thực tiễn Việt Nam.
- Phương pháp thu thập số liệu và xử lý thống kê: theo dõi thu thập các thông số
kỹ thuật, xử lý các số liệu thống kê thu được từ kết quả thực nghiệm để điều chỉnh
phương án và hoàn chỉnh giải pháp kỹ thuật.
5. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị lắp đặt trên tàu cá có chức năng định vị
thông qua vệ tinh, truyền dữ liệu định vị vào đất liền thông qua máy vô tuyến ICOM.
- Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị nhận dữ liệu lắp đặt tại trung tâm quản lý
có chức năng nhận thông tin từ máy ICOM, giải mã và chuyển dữ liệu định vị nhận
được cho máy tính.
- Nghiên cứu giải pháp nhận thông tin và xây dựng chương trình mô phỏng
quản lý thông tin trên nền GIS.
- Kiến nghị các chương trình, biện pháp, giải pháp nhằm quản lý thông tin về
tọa độ và hành trình của các tàu đánh bắt cá xa bờ.
9
6. Tổ chức thực hiện
Căn cứ đề cương và dự toán kinh phí đề tài nghiên cứu khoa học “Nghiên cứu xây
dựng hệ thống truyền nhận thông tin định vị tàu đánh bắt cá thông qua thiết bị
liên lạc vô tuyến Icom” tại Hợp đồng Khoa học kỹ thuật số 100/HĐ-KHKT ngày
28/2/2007 giữa Văn phòng Bộ Bưu chính, Viễn thông (nay là Bộ Thông tin và Truyền
thông) và Sở Bưu chính, Viễn thông V/v thực hiện Đề tài khoa học kỹ thuật, mã số:
100-07-KHKT-QL. Sở Bưu chính, Viễn thông và cá nhân chủ trì đề tài cùng các cộng
sự đã tổ chức thực hiện đề tài theo đúng tiến độ:
STT Nội dung thực hiện Thời gian
thực hiện
Kết quả đạt được

(1) (2) (3) (4)
1
Xây dựng đề cương chi
tiết
02/2007
Đề cương chi tiết của đề tài.
2
Khảo sát điều kiện
thực tế và xây dựng
phương án thực hiện đề
tài.
03/2007
Phương án thực hiện chi tiết phù hợp với yêu
cầu của đề tài và thời gian hoàn thành.
3
Thiết kế hệ thống và
chế tạo các thiết bị giao
tiếp
03/2007 –
07/2007
Mô hình chi tiết của kiến trúc hệ thống.
Bộ đọc dữ liệu GPS
Bộ giao tiếp phát với thiết bị ICOM
Bộ giao tiếp nhận dữ liệu từ thiết bị ICOM
CSDL của chương trình quản trị hệ thống
4
Tổ chức triển khai xây
dựng chương trình
quản lý thông tin định
vị

03/2007
-07/2007
Chương trình giao tiếp giữa thiết bị với máy
tính.
Chương trình quản lý số liệu thông tin định vị.
Chương trình xử lý số liệu cho bản đồ.
5
Kiểm tra chức năng hệ
thống
08/2007
Hệ thống vận hành đúng theo thiết kế, các thông
số kỹ thuật đạt yêu cầu đề ra
6
Triển khai cài đặt phần
mềm, thử nghiệm hệ
thống trên đất liền.
08/2007 –
09/2007
Phần mềm được cài đặt hoàn chỉnh và vận hành
thông suốt.
7
Vận hành thử nghiệm
ngoài hiện trường
05/2007 –
10/2007
Lựa chọn 05 tàu cá để triển khai thử nghiệm
8
Hội thảo 10/2007
12/2007
Đã tổ chức 01 Hội thảo nội bộ, 01 Hội thảo

chuyên gia và 01 Hội thảo rộng rãi.
Sau 10 tháng thực hiện, đề tài đã thu được những kết quả tốt, đáp ứng được các
mục tiêu đề ra. Hệ thống thiết bị và chương trình quản lý được chế tạo đảm bảo các
yêu cầu thực tế, vận hành tốt trong thực nghiệm và cho ra các kết quả khả quan.
10
CHƯƠNG I. SƠ LƯỢC TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI
NƯỚC
1.1 Sơ lược tình hình nghiên cứu ngoài nước:
Trên thế giới hiện đã có nhiều hệ thống quản lý định vị tàu biển với quy mô
toàn cầu hoặc khu vực: ví dụ hệ thống Ship Global Navigation là hệ thống thông tin
quản lý tàu biển thông qua vệ tinh có phạm vi phủ sóng trên toàn cầu; Hệ thống tự
động nhận dạng AIS (Automatic Identification System) là một hệ thống thông tin liên
lạc cho phép các tàu trao đổi các thông tin về nhận dạng vị trí, hướng, tốc độ với nhau
hoặc trao đổi với các trạm trên bờ. Hệ thống này đã được xây dựng thành một tiêu
chuẩn quốc tế cho ngành Hàng hải và bắt buộc yêu cầu sử dụng đối với một số loại tàu
như các tàu viễn dương, tàu chở hàng lớn (từ 300 tấn trở lên), các loại tàu chở khách…
Các hệ thống như trên là những hệ thống định vị, truyền tin với công nghệ hiện
đại, có những đặc điểm sau:
- Việc định vị và truyền tin được thực hiện thông qua hệ thống thông tin vệ tin
toàn cầu. Tàu biển tham gia vào các hệ thống này phải là thành viên chính thức của tổ
chức quản lý hệ thống.
- Được sử dụng cho các loại tàu biển cỡ lớn, tàu vận tải hàng hóa hoặc hành
khách hoặc các tàu đánh bắt cá hiện đại có hải trình dài ngày vòng quanh thế giới.
- Để tham gia được vào hệ thống này, tàu biển và các tổ chức liên quan trên bờ
phải được trang bị các hệ thống trang thiết bị hiện đại, đòi hỏi kinh phí đầu tư thiết bị
trạm gốc và thiết bị di dộng rất cao. Thêm vào đó, lệ phí và phí thuê bao tham gia hệ
thống cũng rất lớn. Theo một số chuyên gia, ước tính ban đầu cho thấy cần một số vốn
chừng 63 triệu USD để cung cấp thiết bị cho khoảng 7.000 tàu đánh cá xa bờ với kinh
phí lắp đặt mỗi thiết bị khoảng 1.000 USD/tàu..
- Thông tin chỉ dẫn, cảnh báo truyền đưa trong các hệ thống dạng này thường

được thực hiện bằng các ngôn ngữ giao tiếp quốc tế thông dụng như tiếng Anh, tiếng
Bồ Đào Nha. Người sử dụng hệ thống cũng cần phải có trình độ thích hợp và phải
được đào tạo cơ bản.
1.2. Sơ lược tình hình nghiên cứu trong nước:
a. Các nghiên cứu về công nghệ định vị vệ tinh:
11
Hiện nay, trong nước đã có nhiều công trình nghiên cứu liên quan đến công
nghệ định vị vệ tinh phục vụ quản lý các trang thiết bị, phương tiện thường xuyên di
chuyển. Ví dụ các hệ thống quản lý taxi, định vị quản lý các đội xe vận tải, xe vận
chuyển bưu chính... Đặc biệt, gần đây đã có nghiên cứu về thiết bị hiển thị vị trí và tốc
độ của tàu hỏa cho người lái tàu đạt giải 3 Trí tuệ Việt Nam. Với mục đích theo dõi và
giám sát các phương tiện chuyển động trong bài toán quản lý giao thông đô thị, toạ độ
và thời gian hiện tại của phương tiện xác định bởi đầu thu tín hiệu GPS được lưu giữ
và truyền về trung tâm điều khiển theo hai phuơng thức trực tuyến và không trực
tuyến. Thiết bị thu thập dữ liệu cho phép lưu giữ một số lượng lớn thông tin kỹ thuật
của phương tiện vận chuyển như mã số phương tiện, thời gian hoạt động, thời điểm
dừng, tốc độ tối đa, toạ độ di chuyển…Các dữ liệu này được trao đổi với trung tâm
điều khiển thông qua mạng thông tin di động (GSM) hoặc kênh truyền dữ liệu vô tuyến
(BlueTooth). Ngoài ra thiết bị có thể nhận các thông tin điều khiển từ trung tâm qua hệ
thống nhắn tin (SMS) hoặc truyền dữ liệu qua kênh GPRS. Hiện nay tại Việt nam
phạm vi phủ sóng của hệ thông tin di động GMS đã được mở rộng tại tất cả các tỉnh
trên cả nước, tạo điều kiện thuận lợi cho việc triển khai hệ thống trong thực tế.
Hình 1.1 Hệ thống quả lý phương tiện vận tải.
Tuy nhiên, các công nghệ nói trên đều dựa trên cơ sở sử dụng các thiết bị định
vị vệ tinh (GPS) bán sẵn trên thị trường, và ở dạng đơn giản là tìm các đọc thông tin vị
trí và hiển thị thông tin đó (giải pháp hiển thị vị trí và vận tốc tàu hỏa), hoặc truyền
nhận thông tin định vị về một trung tâm xử lý để tổ chức quản lý, điều hành (hệ thống
12
quản lý taxi, xe bưu chính). Việc truyền nhận thông tin hiện chỉ được thực hiện thông
qua hệ thống thông tin di động toàn quốc. Do đó, loại sản phẩm này có các nhược điểm

sau:
- Thiết bị quản lý phức tạp, chi phí đầu tư cao do phải liên kết với hệ thống hạ
tầng thông tin di động.
- Giá thành thiết bị đầu cuối cao, phải mất chi phí truyền tin cho mỗi lần gửi tin,
không phù hợp với đối tượng sử dụng là ngư dân.
- Chỉ hoạt động được trên đất liền và ven bờ, nơi có sóng thông tin di động.
b. Các nghiên cứu về quản lý, hỗ trợ tàu đánh bắt cá:
Từ năm 1998 đến năm 2001, Chương trình Quốc gia về Tự động hoá đã thực
hiện đề tài: Nghiên cứu và Chế tạo thử nghiệm hệ thống thu – phát trực canh cứu nạn
chuyên ngành trên biển. Đề tài đã được nghiên cứu, chế tạo thử nghiệm thành công tại
hai địa điểm Phú Yên (tháng 3/2000 ) và Nghệ An (tháng 5/2001). Tuy nhiên, hạn chế
của đề tài này là mới chỉ tập trung cho đối tượng ngư dân đánh bắt gần bờ; mặt khác,
đây chỉ là phương án trực canh thông báo bão, chưa có chức năng quản lý vị trí tàu cá.
Hiện nay, chức năng trực canh thông báo bão đã được các Đài thông tin duyên hải đảm
nhiệm.
13
CHƯƠNG 2. TỒNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GPS
2.1 Tìm hiểu các hệ thống dẫn đường
Các phương pháp dẫn đường lần lượt ra đời cho phép người đi biển có được vị
trí chính xác và liên tục. Sự ra đời của các phương tiện hiện đại như máy bay, tàu vận
tải cỡ lớn, tàu vũ trụ … đòi hỏi phải có giải pháp xác định vị trí một cách chính xác
liên tục. Kỹ thuật dẫn đường và xác định vị trí (navigation) không chỉ còn giới hạn
trong việc dẫn dắt tàu thủy mà được mở rộng ứng dụng cho việc dẫn đường cho máy
bay, tàu vũ trụ và những phương tiện vận tải trên mặt đất, cùng với sự ra đời của các
thuật ngữ mới: dẫn đường: hàng không (air navigation), du hành vũ trụ (space
navigation), dẫn đường hàng hải (marine navigation) và dẫn đường trên mặt đất (land
navigation).
Vào khoảng sau những năm 1920s, trên thế giới xuất hiện những hệ thống dẫn
đường vô tuyến điện đã tạo tiền đề cho việc phát triển hệ thống định vị toàn cầu.
Những hệ thống hàng hải vô tuyến điện đó bao gồm: các thiết bị có tầm hoạt động

ngắn như đèn hiệu vô tuyến (radio beacons), radar, máy tìm phương, các thiết bị có tầm
hoạt động dài hơn (còn được gọi là hệ thống dẫn đường hyperbol) như các hệ thống
OMEGA, DECCA và LORAN-C. Những hệ thống dẫn đường này chủ yếu được sử
dụng để dẫn tàu và máy bay.
2.1.1 Hệ thống dẫn đường OMEGA.
OMEGA là hệ thống dẫn đường hyperbol dựa trên việc đo lệch pha tín hiệu
giữa trạm phát (ít nhất từ ba trạm) và máy thu ở tần số 10-14 kHz. Việc triển khai hệ
thống OMEGA được bắt đầu vào giữa thập niên 60, sau một thời gian chạy thử trên
một số trạm phát, nhưng lịch sử của hệ thống này có thể lùi lại vào ngay sau những
năm sau Đại chiến thế giớ 2. Trước khi hệ thống OMEGA ra đời, người ta đã tiến hành
nhiều nghiên cứu và thí nghiệm trên việc sử dụng tín hiệu tần số rất thấp (VLF very
low frequency) bằng các hệ thống so sánh pha. Ưu điểm của hệ thống này xuất phát từ
việc tận dụng tần số rất thấp cho phép bao phủ toàn bộ bề mặt trái đất bằng tám trạm
phát sóng (xem Bảng 2.1).
14
Bảng 2.1 Các trạm phát sóng OMEGA
Ký hiệu
trạm
Vị trí Ang ten trạm phát Cơ quan quản lý
A Bradland, Na Uy
Dây treo qua một
vịnh hẹp
Norwegian Telecommunications
Administration
B Monrovia, Liberia
Tháp mặt đất có
các đĩa tròn
Ministry of Industry and Commerce
C Haiku, Hawai Như trạm A US Coast Guard
D

La Moure, North
Dakota
Cột đơn có ngăn
cách đế (chân)
US Coast Guard
E
Reunion in the
Indian Ocean
(Pháp)
Như trạm B French Navy (Hải quân Pháp)
F
Golfo Nuevo, Ác-
hen-ti-na
Như trạm D Argentine Navy
G
Woodside, Victoria,
Úc
Như trạm B Department of Transport
H
Tsushima, Eo Triều
tiên, Nhật Bản
Như trạm D Japanese Coast Guard
15
Hệ thống dẫn đường OMEGA khởi điểm ban đầu được sử dụng cho mục đích
quân sự nhưng số người sử dụng với mục đích dân sự cũng ngày càng gia tăng. Vào
thời điểm năm 1990 hệ thống này là hệ thống dẫn đường duy nhất có sóng bao phủ liên
tục và toàn cầu. Ngày nay do sự “lấn át” của hệ thống định vị toàn cầu, ít người sử
dụng hệ thống dẫn đường OMEGA. Những máy thu OMEGA trên các tàu biển dường
như để sử dụng hỗ trợ khi máy thu GPS có sự cố!
Độ chính xác vị trí bằng máy thu OMEGA với sai số vị trí vào khoảng 10-30

km. Nếu có sử dụng thêm tín hiệu từ các trạm phát OMEGA vi sai thì độ chính xác
tăng lên đáng kể.
2.1.2 Hệ thống dẫn đường DECCA.
DECCA là hệ thống dẫn đường hyperbol trên bề mặt trái đất có các trạm phát
song liên tục ở tần số trong khoảng 70-129 kHz. Các trạm phát song được bố trí theo
một chuỗi bao gồm trạm chủ (master station) có chức năng điều khiển và ba trạm phụ
thuộc (slaves, có trường hợp chỉ có hai trạm phụ thuộc) có tín hiệu là pha khóa theo
pha của trạm chủ. Hệ thống DECCA của Anh Quốc và được giới thiệu trong Đại chiến
thế giới thứ 2. DECCA không những đã từng được sử dụng ở tất cả các vùng biển ven
bờ Châu Âu mà còn được sử dụng ở Nhật Bản, Ấn Độ, Pakistan, Vịnh Ả Rập (Persian
Gulf), Nam và và một số phần ở Úc Châu và Canada (mặc dù một số vùng trong các
vùng này hiện không được phủ sóng nữa). Với khoảng tần số trên, hệ thống DECCA là
một hệ thống dẫn đường vô tuyến có vùng phủ sóng rộng lớn, vào năm 1987, đã có tới
140 trạm tạo thành 42 chuỗi ở trên 17 quốc gia. Ở Na Uy có 6 chuỗi, đó là Skagerak,
Vestland, Trondelag, Helgland, Lofoten và Finmark. DECCA chủ yếu được các tàu
thủy sử dụng, và được mở rộng cho máy bay, đặc biệt là máy bay lên thẳng. Những thử
nghiệm trên mặt đất cũng cho những kết quả khá tốt, ở cả Anh Quốc và Na Uy.
Hệ thống DECCA thường được sử dụng để hàng hải ven bờ (coastal
navigation). Vị trí được xác định dựa trên việc đo lệch pha giửa các tín hiệu từ trạm
chủ và các trạm phụ thuộc. Độ chính xác vị trí bằng hệ thống DECCA ở trong vùng
chuỗi khá cao so với OMEGA, sai số có thể trong khoảng 5 m (Forsell, 1991).
2.1.3 Hệ thống dẫn đường LORAN-C
16
LORAN-C viết tắt từ LOng RAnge Navigation (hàng hải khoảng cách dài) được
phát triển từ hệ thống hàng hải LORAN-A. LORAN-C cũng là hệ thống hàng hải dựa
trên việc phát tín hiệu xung (pulse signals), do Mỹ phát minh trong Đại chiến thế giới
thứ 2. Chuỗi LORAN-C đầu tiên được hoạt động ở bờ biển phía đông của Mỹ vào năm
1958. Từ năm 1959 Chuỗi biển Na Uy có các trạm ở Ejde trên Quần đảo Faeroe (trạm
chủ), Jan Mayen, Bo (phía tây nam Tromso ở Bắc Na Uy), Sylt (ở phần cực bắc của bờ
biển bắc Đức) và ở Sandur phía tây Iceland. Vào những năm đầu thập niên 1990s có

khoảng 15 chuỗi LORAN-C bao phủ toàn bộ Địa Trung Hải, tây bắc Đại Tây Dương,
các vùng nước xung quanh Hawai và Nhật Bản, đông nam Trung
Chuỗi LORAN-C gồm một trạm chủ (master, M) cộng thêm hai, ba hoặc bốn
trạm thứ cấp (secondaries, X, Y, Z và có thể là W, hoặc cũng có thể lần lượt được gọi
theo tín hiệu quốc tế là X-ray, Yankee, Zulu và Whisky). Nga (Liên Xô cũ) cũng có 4
chuỗi, một chuỗi 5 trạm ở trung tâm phần Đông Âu của Nga, một chuỗi 5 trạm ở bờ
biển Thái Bình Dương, và hai chuỗi mới được thành lập (vào thời gian đầu thập niên
1990s) mỗi chuỗi có 3 trạm bao phủ vùng phía tây Bắc Băng Dương của Nga. Hệ
thống của Nga được gọi là Chayka (Hải Âu, Seagull), có dạng tín hiệu tương tự với các
chuỗi của Mỹ, do vậy mà một số máy thu LORAN-C có thể sử dụng các trạm của Nga
và của Mỹ đồng thời.
Trong hệ thống LORAN-C, cũng như những hệ thống dẫn đường vô tuyến
khác, có sự phát triển các máy thu và ngày càng sử dụng nhiều bộ vi xử lý
(microprocessors) và xử lý tín hiệu số (digital signal processing).
Để xác định được vị trí, máy thu LORAN-C tìm tín hiệu từ trạm chủ và các
trạm thứ cấp, xác định điểm số không mong muốn (the wanted zero-crossing), theo dõi
hình bao (envelope, trong tín hiệu trên màn hình) và điểm qua số không, đo thời gian
chênh lệch (time differences) cộng thêm tín hiệu hiệu chỉnh và tính toán vị trí.
Sai số vị trí bằng máy thu LORAN-C phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Sai số lớn
nhất là sự biến thiên tốc độ lan truyền tín hiệu. Tốc độ lan truyền tín hiệu trên mặt đất
phụ thuộc vào độ dẫn điện của bề mặt trái đất (theo các thông số tầng khí quyển trên
mặt đất). Để tăng độ chính xác người ta sử dụng kĩ thuật LORAN-C Vi sai
(Differential LORAN-C). Ví dụ máy thu LORAN-C có sử dụng LORAN-C Vi sai ở
khu vực Kênh đào Suez cho vị trí có sai số nhỏ hơn 15 mét.
17
2.2 Hệ thống định vị GPS
2.2.1 Lịch sử phát triển của GPS
Sự ra đời của những phương tiện vận chuyển như máy bay, và những con tàu vũ
trụ đòi hỏi điều khiển những thiết bị đó trong không gian ba chiều. Những phương
pháp dẫn đường và những hệ thống dẫn đường vô tuyến điện như khái quát ở trên chỉ

dùng cho việc dẫn dắt các tàu thủy đã trở thành lỗi thời và không phù hợp với việc điều
khiển các thiết bị chuyển động trong không gian ba chiều (6 bậc tự do) vì những hệ
thống đương thời chỉ xác định được vị trí theo 2 chiều không gian. Trước những đòi
hỏi về kỹ thuật đó nhiều nhà khoa học đã được chính phủ Mỹ tài trợ để thực hiện
nghiên cứu hệ thống dẫn đường dựa trên vũ trụ. Bộ Quốc phòng Mỹ là cơ quan thiết kế
và điều khiển hệ thống định vị toàn cầu. Trong nhóm những người tham gia điều hành
dự án GPS của Bộ Quốc phòng Mỹ cần kể tới sự đóng góp to lớn của TS Ivan Getting,
người sáng lập The Aerospace Corporation, và TS Bradford Parkinson, chủ tịch hội
đồng quản trị của The Aerospace Corporation.
Hệ thống Định vị Toàn cầu (Global Positioning System - GPS) được Chính phủ
Mỹ thiết lập năm 1995, là hệ thống định vị, dẫn hướng và định thời trên không trung
được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay. Hệ thống vệ tinh này cung cấp miễn phí các dịch
vụ có liên quan, bao gồm các hoạt động dân sự và quân sự cho người sử dụng trên toàn
thế giới. Việc áp dụng công nghệ GPS không chỉ phổ biến cho việc sử dụng dân sự, từ
ôtô, máy bay đến điện thoại di động, mà cũng là một bộ phận không thể thiếu của hệ
thống an ninh và bảo vệ quốc phòng.
Hệ thống Định vị Toàn cầu (GPS-Global Positioning System) là một mạng gồm
24 vệ tinh Navstar quay xung quanh Trái đất tại độ cao 11.000 dặm (17.600 km). Được
Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ ấn định chi phí ban đầu vào khoảng 13 tỷ USD, song việc truy
nhập tới GPS là miễn phí đối với mọi người dùng, kể cả những người ở các nước khác.
Các số liệu định vị và định thời được sử dụng cho vô số những ứng dụng khác nhau,
bao gồm đạo hàng hàng không, đất liền và hàng hải, theo dõi các phương tiện giao
thông trên bộ và tầu biển, điều tra khảo sát và vẽ bản đồ, quản lý tài sản và tài nguyên
thiên nhiên.
18
Với việc khắc phục được những giới hạn về độ chính xác quân sự vào tháng
3/1996, ngày nay GPS có thể chỉ ra chính xác vị trí của các mục tiêu chỉ nhỏ bằng đồng
10 xu ở bất kỳ nơi nào trên bề mặt trái đất.
Vệ tinh GPS đầu tiên đã được phóng vào năm 1978. Mười vệ tinh đầu tiên là
các vệ tinh ‘mở mang’, gọi là Block 1 (Lô 1). Từ năm 1989 đến năm 1993 có 23 vệ

tinh khai thác, gọi là Block 2 (Lô 2) đã được phóng lên quỹ đạo. Vệ tinh thứ 24 được
phóng nốt vào năm 1994 đã hoàn thành hệ thống.
Vệ tinh bay với vận tốc cao cứ 12 tiếng đồng hồ thì đủ một vòng quĩ đạo. Cho
đến nay, đã có tổng số 28 vệ tinh, trong đó 24 chiếc đang hoạt động và 4 chiếc kia
dùng để dự phòng khi có một chiếc nào bị hỏng.
Hình 2.1. Các vệ tinh GPS quay xung quanh trái đất.
Đường bay quĩ đạo của hệ thống vệ tinh này cũng được sắp xếp để bất cứ chỗ
nào trên trái đất đều nhận thấy ít nhất là 4 vệ tinh đang bay ngang trên trời. Nhiệm vụ
của thiết bị GPS là làm sao nhận được tín hiệu phát ra từ các vệ tinh bay ngang trên
trời … tối thiểu là từ ba cái vệ tinh. Một khi máy đã nhận được tín hiệu phát ra từ các
vệ tinh thì các mạch điện tử trong máy sẽ đo và biết được khoảng cách từ các vệ tinh
cũng như tọa độ của nó.
19
Trong vài giây đồng hồ máy sẽ làm bài toán và cho giải đáp ngay đó là tọa độ
của máy, phương pháp này trong toán học gọi là TRILATERATION (phép đo 3 cạnh
tam giác). Tọa độ này cho bạn biết từ vĩ tuyến cho đến kinh tuyến chính xác đến mức
độ tới từng giây.
Một số hệ thống toàn cầu và khu vực khác như Hệ thống Galileo do Liên minh
châu Âu và Cơ quan Vũ trụ châu Âu thiết lập, Hệ thống dẫn hướng trong không trung
GLONASS của Nga, Hệ thống QZSS của Nhật Bản và Hệ thống BEIDOU của Trung
Quốc hiện đang được xây dựng. Sau nghiên cứu đánh giá kỹ lưỡng, Chương trình dẫn
hướng vệ tinh Galileo, một sáng kiến hợp tác giữa Liên minh châu Âu và Cơ quan Vũ
trụ châu Âu, cuối cùng đã nhận được sự khẳng định để sử dụng và chương trình này rất
giống với trọng tâm chính sách của Mỹ. Các thực thể quản lý và cơ quan an ninh cũng
được yêu cầu phát hiện và bảo vệ chống lại việc sử dụng các hệ thống này một cách
phi pháp và cho các mục đích chống đối. Nỗ lực duy trì Chương trình GLONASS cho
thấy dự định của Nga ủng hộ GNSS riêng của mình. Hệ thống do Chính phủ liên bang
Nga quản lý bao gồm 21 vệ tinh, có quỹ đạo quay quanh 3 hành tinh khác nhau. Nếu
mọi việc diễn ra suôn sẻ theo kế hoạch, Hệ thống GLONASS sẽ hoạt động hết công
suất vào năm 2007, một năm sớm hơn thời hạn vận hành dự kiến của Hệ thống Galileo.

Từ sau năm 1995 hệ thống GPS vẫn tiếp tục được duy trì và bảo dưỡng cũng như thay
thế những vệ tinh già tuổi. Năm 2000, số vệ tinh trong chòm GPS đã tăng lên 28 vệ
tinh. Những vệ tinh thế hệ GPS-IIR đã và đang được phóng lên để thay thế những vệ
tinh già tuổi. Vệ tinh mới nhất được phóng lên ngày 16/9/2005 mang tên GPS-IIR-M1,
là vệ tinh đầu tiên thuộc thế hệ 8 chiếc vệ tinh hiện đại nhất GPS-IIR-M. Theo kế
hoạch, vệ tinh tiếp theo sẽ được phóng lên không gian vào tháng giêng năm nay
(2006).
20
Hình 2.2. Xác định vị trí 1 điểm trên mặt đất nhờ vệ tinh GPS.
21
2.2.2 Lịch sử phát triển GPS
Thời gian Sự kiện
Thập niên
1920s
Ra đời hệ thống dẫn đường vô tuyến
Đầu Đại chiến
thế giới 2
LORAN, hệ thống dẫn đường áp dụng phương pháp đo độ lệch thời
gian của tín hiệu sóng vô tuyến, do Phòng thí nghiệm Bức xạ Đại học
MIT (MIT Radiation Laboratory) xây dựng. LORAN là hệ thống định
vị hai chiều (vĩ độ và kinh độ).
1957
Vệ tinh Sputnik của Nga được phóng lên vũ trụ. Đại học MIT cho rằng
tín hiệu vô tuyến điện của vệ tinh có thể tăng lên khi chúng tiếp cận
trái đất và giảm đi khi rời khỏi trái đất và do vậy có thể truy theo vị trí
từ mặt đất
1959
TRANSIT, hệ thống dẫn đường dựa trên vệ tinh đầu tiên, do Phòng thí
nghiệm vật lý ứng dụng Johns Hopkins phát triển. Ban đầu Transit
được chế tạo để hỗ trợ cho đội tàu ngầm của Mỹ, về sau được phát

triển thành Hệ thống định vị toàn cầu. Vệ tinh Transit đầu tiên được
phóng lên vũ trụ vào năm 1959.
1960
Hệ thống dẫn đường đo hiệu thời gian ba chiều (kinh độ, vị độ và độ
cao) đầu tiên do Raytheon Corporation đề xuất theo yêu cầu của Air
Force để làm hệ thống dẫn đường có thể đạt tới độ lưu động bằng chạy
trên một hệ thống đường ray. Hệ thống dẫn đường là MOSAIC
(Mobile System for Accurate ICBM Control).
1963
Tổng công ty Aerospace Corporation nghiên cứu về hệ thống không
gian làm cơ sở cho hệ thống dẫn đường cho phương tiện chuyển động
nhanh theo ba chiều không gian. Việc nghiên cứu này trực tiếp dẫn tới
khái niệm về hệ thống định vị toàn cầu. Khái niệm liên quan đến việc
đo thời gian tới của tín hiệu sóng vô tuyến được phát đi từ vệ tinh có vị
trí chính xác đã biết, nhờ đó có thể xác định được vị trí của người sử
dụng.
1963
Air Force bắt đầu hỗ trợ nghiên cứu của Aerospace. Đến năm 1972,
chương trình này đã biểu diễn hoạt động của một loại tín hiệu xác định
khoảng cách vệ tinh mới dựa trên tiếng ồn ngẫu nhiên giả tạo (PRN,
pseudo random noise).
22
1964
Timation, hệ thống vệ tinh hải quân, được phát triển dưới sự chỉ đạo
của Roger Easton ở Phòng nghiên cứu Hải quan (Naval Research Lab,
NRL) để cải thiện đồng hồ có tính ổn định cao, khả năng truyền thời
gian, và dẫn đường 2 chiều. Hoạt động của Timation theo tiêu chuẩn
thời gian chuẩn vũ trụ đã cung cấp cơ sở quan trọng cho hệ thống định
vị toàn cầu. Vệ tinh Timation đầu tiên được phóng lên vũ trụ vào tháng
5 năm 1967.

1968
Bộ Quốc phòng Mỹ (DoD, Department of Defence, USA) thành lập
một ủy ban gọi là Ủy ban Thự hiện Vệ tinh Dẫn đường (NAVSEC,
Navigation Satellite Executive Committee) để phối hợp nỗ lực của các
nhóm dẫn đường vệ tinh (Transit của Hải quân, Chương trình
Timation, và SECOR của Quân đội, hay còn gọi là Hệ thống đồng
tương quan khoảng cách chuỗi (Sequential Correlation of Range
System). NAVSEC ký hợp đồng một số nghiên cứu để làm sáng tỏ
khái niệm dẫn đường vệ tinh cơ bản. Những nghiên cứu này về một số
vấn đề chính xung quanh khái niệm như lựa chọn tần số sóng mang
(dải L đối lập với dải C), thiết kế cấu trúc tín hiệu, và lựa chọn định
hình quỹ đạo vệ tinh.
1969-1972
NAVSEC quản lý các thảo luận khái niệm giữa các nhóm dẫn đường
vệ tinh khác nhau. APL Hải quân ủng hộ nhóm Transit mở rộng, trong
khi NRL Hải quân ủng hộ cho Timation mở rộng, còn Air Force thì
ủng hộ cho “chòm sao đồng bộ mở rộng”, tức dự án ‘Hệ thống 621B’.
Tháng 4 năm
1973
Bộ Quốc phòng Mỹ quyết định thiết lập một chương trình hợp tác ba
dịch vụ để thống nhất những khái niệm khác nhau về định vị và dẫn
đường thành một hệ thống Bộ quốc phòng hỗn hợp gọi là Hệ thống vệ
tinh dẫn đường quốc phòng (Defense Navigation Satellite System). Air
Force được chỉ định làm người quản lý (điều hành) chương trình. Hệ
thống mới được phát triển qua văn phòng chương trình kết hợp (joint
program office), với sự tham gia của tất cả quan chủng quốc phòng.
Đại tá Brad Parkinson được chỉ định làm người chỉ đạo văn phòng
chương trình kết hợp và được đặt trọng trách phát triển kết hợp khái
niệm ban đầu về hệ thống dẫn đường dựa trên không gian (space-based
navigation system)

Tháng 8 năm Hệ thống đầu tiên được trình bày tới Hội đồng Thu nhận và Thẩm định
23
1973
Hệ thống Quốc phòng (Defense System Acquisition and Review
Council, DSARC) bị từ chối thông qua. Hệ thống được trình lên
DSARC được gói gọn trong Hệ thống 621B của Air Fore và không đại
diện cho chương trình kết hợp.
17/12/1973
Một khái niệm mới được trình tới DSARC và được thông qua để thực
hiện và cấp kinh phí là hệ thống NAVSTAR GPS, đánh dấu khởi đầu
công nhận khái niệm (ý tưởng) (Giai đoạn I của chương trình GPS).
Khái niệm mới thực sự là một hệ thống dàn xếp (thỏa hiệp –
compromise system) do Đại tá Parkinson thương lượng đã kết hợp tốt
nhất giữa tất cả những khái niệm và công nghệ dẫn đường vệ tinh có
sẵn. Cấu hình hệ thống được thông qua bao gồm 24 vệ tinh chuyển
động trong những quỹ đạo nghiêng chu kỳ 12 giờ đồng hồ.
Tháng 6 năm
1974
Hãng Rockwell International được chọn làm nhà cung cấp vệ tinh cho
chương trình GPS.
Ngày 14 tháng
7 năm 1974
Vệ tinh NAVSTAR đầu tiên được phóng lên vũ trụ. Vệ tinh này được
chỉ định là Vệ tinh Công nghệ Dẫn đường (NTS) số 1, về cơ bản đây là
vệ tịnh Timation tân trang lại do NRL đóng. Vệ tinh thứ hai (là vệ tinh
cuối cùng) của nhóm NTS được phóng vào năm 1977. Những vệ tinh
này được sử dụng cho việc đề xuất đánh giá khái niệm (ý tưởng) và
thực hiện những đồng hồ nguyên tử đầu tiên đã được phóng vào trong
không gian (vũ trụ).
1977 Thực hiện kiểm tra thiết bị người sử dụng ở Yuma, Arizona.

22/2/1978
Vệ tinh Block I đầu tiên được phóng. Toàn bộ 11 vệ tinh Block I được
phóng trong khoảng thời gian 1978 và 1985 trên Atlas-Centaur. Những
vệ tinh Block I do Rockwell International xây dựng được coi là những
vệ tinh mẫu phát triển được dùng để kiểm tra hệ thống. Bị mất một vệ
tinh do phóng trượt.
26/4/1980
Phóng vệ tinh GPS đầu tiên thực hiện những bộ cảm ứng Hệ thống
phát hiện tiếng nổ hạt nhân hoạt động tổng hợp (Integrated Operational
Nucluear Detonation Detection System (IONDS) sensors).
1982 Bộ Quốc phòng thông qua quyết định giảm số vệ tinh của chòm vệ tinh
GPS từ 24 xuống 18 tiếp theo sau tái cấu tạo lại chương trình chính do
Quyết định 1979 của Văn phòng Thư ký Bộ Quốc phòng gây ra để cắt
giảm kinh phí 500 triệu đô la (khoảng 30%) từ ngân sách cho giai đoạn
24
năm tài chính FY81-FY86.
14/7/1983
Phóng vệ tinh GPS đầu tiên thực hiện hệ thống dò tìm tiếng nổ hạt
nhân (NDS) mới hơn
16/9/1983
Theo (the Soviet downing of Korean Air flight 007), tổng thống
Reagan hứa cho GPS được sử dụng cho các máy bay dân dụng hoàn
toàn miễn phí khi hệ thống đưa vào sử dụng. Sự kiện này đánh dấu sự
bắt đầu lan tỏa công nghệ GPS từ quân sự sang dân sự.
Tháng tư
19985
Hợp đồng thiết bị người sử dụng chính đầu tiên được giao cho JPO.
Hợp đồng bao gồm việc nghiên cứu, phát triển cũng như lựa chọn sản
xuất các máy thu GPS dùng cho máy bay, tàu thủy và máy thu xách tay
(gọn nhẹ).

1987
Bộ Quốc phòng chính thức yêu cầu Bộ Giao thông (Department of
Transport, DoT) có trách nhiệm thiết lập và cung cấp một văn phòng
đáp ứng nhu cầu người sử dụng dân sự về thông tin GPS, dữ liệu và hỗ
trợ kỹ thuật. Tháng 2 năm 1989, Coast Guard có trách nhiệm làm đại
lý hướng dẫn Dịch vụ GPS Dân sự (civil GPS service).
1984
Khảo sát trở thành một thị trường GPS thương mại đầu bảng được
nâng cánh! Để bù cho số vệ tinh giới hạn có sẵn trong quá trình phát
triển chòm vệ tinh, các nhà khảo sát đã chuyển qua số kỹ thuật nâng
cao độ chính xác bao gồm kĩ thuật GPS Vi phân (DGPS) và kỹ thuật
truy theo pha sóng mang (carrier phase tracking)
3/1988
Thư ký Air Force thông báo về việc mở rộng chòm GPS tới 21 vệ tinh
cộng thêm 3 vệ tinh dự phòng
14/2/1989
Vệ tinh đầu tiên của các vệ tinh Block II đã được phóng từ Cape
Canaveral AFT, Florida, trên dàn phóng Delta II (Delta II booster). Phi
thuyền con thoi (Space Shuttle) làm bệ phóng theo kế hoạch cho các vệ
tinh Block II được Rockwell Intenational đóng. Tiếp theo tai nạn
Challenger 1986, Văn phòng Chương trình Kết hợp (JPO) xem xét lại
và đã sử dụng Delta II làm bệ phóng vệ tinh GPS. SA (Selective
Availabity) và AS (Anti-spoofing.
21/6/1989
Hãng Martine Marietta (sau khi mua xong General Electric Astro
Space Division vào năm 1992) được thắng hợp đồng xây dựng 20 vệ
tinh bổ sung (Block IIR). Chiếc vệ tinh Block IIR đầu tiên sẵng sàng
để phóng vào cuối năm 1996.
25
1990

Hãng Trimble Navigation, nhà sản xuất bán máy thu GPS hàng đầu thế
giới được thành lập năm 1978 hoàn thành loạt sản phẩm ban đầu.
25/3/1990
DoD theo Kế hoạch Dẫn đường Vô tuyến Liên bang, lần đầu tiên khởi
động (kích hoạt) SA (Selective Availability) làm giảm độ chính xác
dẫn đường GPS có chủ định.
8/1990
SA được tắt đi trong chiến tranh vịnh Ba tư (Persian Gulf War). Những
yếu tố đóng góp vào quyết định tắt SA bao gồm việc phủ sóng ba
chiều có giới hạn được chòm NAVSTAR cung cấp trong quỹ đạo vào
thời gian đó và sớ máy thu mã số chính xác (Precision (P)-code) trong
bản kiểm kê của DoD. DoD đã mua hàng nghìn máy thu GPS dân dụng
ngay sau đó không lâu đã dùng cho lực lượng liên minh trong cuộc
chiến tranh.
1990-1991
GPS được các lực lượng liên minh dùng lần đầu tiên trong điều kiện
chiến tranh trong Chiến tranh Vịnh Ba Tư. Sử dụng GPS cho Bão Sa
Mạc Hoạt Động (Operation Desert Storm) chúng minh là cách sử dụng
chiến thuật thành công đầu tiên của công nghệ không gian trong giới
hạn thiết trí hoạt động.
29/8/1991 SA được kích hoạt lại sau Chiến tranh Vịnh Ba Tư.
1/7/1991
Mỹ đã cho phép cộng đồng thế giới sử dụng dịch vụ định vị tiêu chuẩn
(SPS) GPS bắt đầu từ năm 1993 trên cơ sở liên tục và miển phí trong
vòng ít nhất 10 năm. Lời đề nghị này được thông báo trong Hội nghị
Dẫn đường Hàng không lần thứ 10 (the 10
th
Air Navigation
Conference) của Tổ chức Hàng không Dân dụng Quốc tế (ICAO,
International Civil Aviation Organization).

5/9/1991
Mỹ mở rộng lời đề nghị 1991 vào Hội nghị thường niên ICAO bằng
cách cho phép thế giới sử dụng SPS trong tương lai, việc này phụ
thuộc vào việc có đủ vốn, cung cấp dịch vụ này tối thiểu 6 năm có
thông báo trước về việc chấm dứt hoạt động GPS hoặc xóa bỏ SPS.
8/12/1992
Bộ Trưởng Bộ Quốc phòng chính thức thông báo Khả năng hoạt động
đầu tiên của GPS, có nghĩa là 24 vệ tinh trên quỹ đạo hệ thống GPS
không còn là hệ thống đang triển khai nữa mà GPS đã có khả năng duy
trì độ chính xác ở mức độ sai số 100 mét và có sẵn trên toàn cầu liên
tục cho người sử dụng SPS như đã hứa.
17/2/1994 Người quản trị FAA David Hinson thông báo GPS là một hệ thống dẫn
26
đường đầu tiên đã được thông qua để sử dựng làm phương tiện hỗ trợ
dẫn đường độc lập cho tất cả các phương tiện bay thông qua tiếp cận
không chính xác (nonprecision approach).
6/6/1994
Người quản trị FAA David Hinson thông báo ngừng phát triển Hệ
thống Hạ cánh Vi sóng (MLS) cho việc hạ cánh Loại II và III.
11/1994
Hãng Orbital Sciences, một nhà sản xuất tên lửa và vệ tinh hàng đầu
thế giới đồng ý mua hãng Magellen Corp., một nhà sản xuất máy thu
GPS cầm tay ở California bằng trao đổi chứng khoán trị giá 60 triệu đô
la Mỹ, mang lại cho Orbital tiến gần tới mục tiêu trở thành công ty
viển thông hai chiều dựa vào vệ tinh.
8/6/1994
Người quản trị FAA David Hinson thông báo thực hiện Hê thống Gia
tăng Vùng rộng (WAAS, Wide Area Augmentation System) nhằm mục
đích cải thiện tính hợp nhất GPS và tăng tính sẵn có cho người sử dụng
dân sự trên tất cả các phương tiện bay. Giá chương trình theo dự tính

mất 400-500 triệu đô la Mỹ. Chương trình này được lập kế hoạch thực
hiện vào khoảng năm 1997.
11/10/1994
Ủy ban hành động dẫn đường định vị Bộ Giao thông (the Department
of Transportation Positioning / Navigation Executive Committee) được
thành lập để cung cấp diễn đàn qua đại lý nhằm thực hiện chính sách
GPS.
14/10/1994
Người quản trị FAA David Hinson nhắc lại lời đề nghị (US’s offer)
làm GPS-SPS có sẵn trong tương lai, dựa trên cơ sở liên tục và toàn
cầu miễn phí cho người sử dụng trực tiếp trong thư gửi cho ICAO.
16/3/1995
Tổng thống Bil Clinton tái khẳng định rằng Mỹ cung cấp tín hiệu GPS
cho cộng đồng người sử dụng dân dụng thế giới trong thư gửi cho
ICAO
27
2.2.3 Các thành phần của GPS
Hệ thống GPS gồm có các vệ tinh, các máy thu và các hệ thống điều khiển dưới
đất. Các vệ tinh phát các tín hiệu ở tần số 1575,42 MHz để các máy thu GPS dưới mặt
đất có thể tách ra được. Các máy thu này có thể được lắp đặt trên các con tầu, các máy
bay và các xe ô tô để cung cấp thông tin định vị chính xác bất kể điều kiện thời tiết như
thế nào. Chúng phát hiện, giải mã và xử lý các tín hiệu vệ tinh GPS để xác định vị trí
chính xác của người dùng.
Đoạn điều khiển (hay đoạn mặt đất) của GPS gồm có 5 trạm giám sát không
người điều khiển đặt tại Hawaii, Kwajalein ở Thái Bình Dương, Diago Garcia ở ấn Độ
Dương, Ascension Island ở Đại Tây Dương và Colorado Springs ở Solo. Còn có một
Trạm mặt đất chính đặt tại Falcon AFB ở Colorado Springs, và 4 trạm mặt đất an-ten
lớn để phát quảng bá các tín hiệu lên các vệ tinh. Các trạm này cũng bám theo và giám
sát các vệ tinh GPS.
2.2.4 Hoạt động của hệ thống

Với GPS, các tín hiệu từ các vệ tinh sẽ đi tới các vị trí chính xác của người dùng
và được đo theo phép tam giác đạc. Để thực hiện phép tam giác đạc, GPS đo khoảng
cách thông qua thời gian hành trình của bản tin vô tuyến từ vệ tinh tới một máy thu mặt
đất. Để đo thời gian hành trình, GPS sử dụng các đồng hồ rất chính xác trên các vệ
tinh. Một khi khoảng cách tới vệ tinh đã được đo thì việc biết trước về vị trí vệ tinh
trong không gian sẽ được sử dụng để hoàn thành tính toán. Các máy thu GPS trên mặt
đất có một “cuốn niên giám” được lưu trữ trong bộ nhớ máy tính của chúng để chỉ thị
mỗi vệ tinh sẽ có mặt nơi nào trên bầu trời vào bất kỳ thời điểm nào. Các máy thu GPS
sẽ tính toán các thời gian trễ qua tầng đối lưu và khí quyển để tiếp tục làm chính xác
hơn phép đo vị trí.
Để bảo đảm chắc chắn vệ tinh và máy thu đồng bộ với nhau, mỗi vệ tinh có bốn
đồng hồ nguyên tử chỉ thời gian chính xác tới 3 ns, tức ba phần tỷ giây. Nhằm tiết kiệm
chi phí, các đồng hồ trong các máy thu dưới đất được làm ít chính xác hơn đôi chút. Bù
lại, một phép đo tầm hoạt động vệ tinh được trang bị thêm. Phép đo lượng giác chỉ ra
rằng, nếu ba số đo chính xác định vị được vị trí một điểm trong không gian ba chiều thì
một phép đo thứ tư có thể loại bỏ mọi độ chênh lệch thời gian nào đó. Phép đo thứ tư
này chỉnh lại sự đồng bộ hoá không hoàn hảo của máy thu.
28
Khối mặt đất thu nhận tín hiệu vệ tinh đi tới với tốc độ bằng tốc độ ánh sáng.
Ngay như tại tốc độ như vậy tín hiệu cũng phải mất một lượng thời gian đáng kể mới
tới được máy thu. Sự chênh lệch giữa thời điểm tín hiệu được gửi đi và thời điểm tín
hiệu được thu nhận với tốc độ ánh sáng cho phép máy thu tính được khoảng cách tới
vệ tinh. Để đo lường chính xác độ cao, kinh độ và vĩ độ, máy thu đo thời gian các tín
hiệu từ một số vệ tinh truyền tới máy thu (Hình 2.1).
GPS sử dụng một hệ tọa độ gọi là Hệ thống Trắc địa học Toàn cầu 1984 (WGS-
84 - Worldwide Geodetic System 1984). Hệ thống này tương tự như các đường kẻ kinh
tuyến và vĩ tuyến quen thuộc thường thấy trên các bản đồ treo tường cỡ lớn. Hệ thống
WGS - 84 cung cấp một khung tham chiếu gắn sẵn tiêu chuẩn hoá, cho phép các máy
thu của bất kỳ hãng sản xuất nào cũng cung cấp đúng cùng một thông tin định vị.
2.2.5 Các ứng dụng của GPS

Mặc dù hệ thống GPS chỉ mới được hoàn thành vào năm 1994 nhưng nó đã có
rất nhiều ứng dụng trong thực tế, nhất là trong những lĩnh vực quân sự.
Ngày nay, GPS đã trở thành một yếu tố quan trọng của hầu như tất cả các chiến
dịch quân sự và tất cả các hệ thống vũ khí. Ngoài ra, GPS còn được sử dụng trên các
vệ tinh để đạt được các dữ liệu quỹ đạo có độ chính xác cao và để điều khiển hướng
bay của các con tầu vũ trụ.
Mặc dù hệ thống GPS lúc ban đầu được triển khai để đáp ứng các yêu cầu của
giới quân sự, nhưng người ta đang không ngừng ứng dụng GPS vào rất nhiều lĩnh vực
khác nhau. Một trong các ứng dụng gần đây là sử dụng GPS cho công tác quản lý động
vật hoang dã. Ở châu Phi, các máy thu GPS được sử dụng để giám sát các đường
hướng di trú của các đàn động vật lớn cho những mục đích nghiên cứu khác nhau.
Những máy thu GPS cầm tay hiện đang được sử dụng trong các ứng dụng thực
địa, trong đó có đòi hỏi việc thu thập thông tin chính xác, kể cả việc kiểm tra hiện
trường của các công ty phục vụ công cộng, việc vẽ bản đồ của các nhà khai thác dầu
mỏ và khí đốt và việc quy hoạch tài nguyên của các công ty lâm nghiệp.
29