Hệ thống định vị toàn cầu GPS: Bài thuyết trình chi tiết

Autocad & HTĐVTC GPS

Ị

Ị Ệ Ố H TH NG Đ NH V Ầ TOÀN C U GPS

Nhóm 2

ẫ : ộ ướ ng d n Cán b h ọ ị ầ Tr n Th Ng c Trinh

Ộ

N I DUNG BÁO CÁO

Ệ Ố

Ầ

Ị

I. H TH NG Đ NH V TOÀN C U GPS

Ử

Ể

Ị

II. L CH S HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRI N

Ệ Ố

Ầ

Ị

III. CÁC H TH NG Đ NH V TOÀN C U TRÊN TH GI

Ị Ế Ớ I

Ệ Ố

Ầ

Ị

I. H TH NG Đ NH V TOÀN C U GPS

1. ĐỊNH NGHĨA

Hệ thống định vị toàn cầu (Global Positioning System - GPS) là hệ thống xác định vị trí dựa trên vị trí của các vệ tinh nhân tạo, do Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ thiết kế, xây dựng, vận hành và quản lý. Trong cùng một thời điểm, tọa độ của một điểm trên mặt đất sẽ được xác định nếu xác định được khoảng cách từ điểm đó đến ít nhất ba vệ tinh.

Tuy được quản lý bởi Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ, chính phủ Hoa Kỳ cho phép mọi người trên thế giới sử dụng một số chức năng của GPS miễn phí, bất kể quốc tịch nào.

Ệ Ố

Ầ

Ị

I. H TH NG Đ NH V TOÀN C U GPS

2. PHÂN LOẠI

Hệ thống gồm có 3 phần:

- Phần không gian (Space Segment). - Phần điều khiển (Control Segment). - Phần sử dụng (Use Segment).

Ệ Ố

Ầ

Ị

I. H TH NG Đ NH V TOÀN C U GPS

2. PHÂN LOẠI

ộ

ọ

ậ

Ph n không gian:

ố

ệ

ầ ồ

ở ộ

ể

ề

ấ ề c đi u khi n b i b ph n đi u khi n.

ộ ệ hay còn g i là b ph n không gian là m t h ỹ ạ th ng g m nhi u v tinh bay chung quanh trái đ t theo các qu đ o khác nhau đ ồ

ượ ệ

ỹ ạ

ể ề ấ ầ ặ ấ

ủ ệ

ộ

ờ

ậ G m 24 v tinh quay xung quanh trái đ t 2 l n trong ngày qu đ o ỳ ớ ấ r t chính xác. Đ cao c a v tinh so v i m t đ t là 20.183 km, chu k 57’58”. quy xung quanh trái đ t là 11 gi

ấ ỳ ị

ả

ở

ể

ấ ụ ẽ ả ươ

ệ c 4 v tinh ượ

ng ộ

ưỡ

ể

ở

ấ ề Ph n vũ tr s đ m b o cho b t k v trí nào trên trái đ t đ u có ộ ưỡ ộ ở ng 10 đ góc đ 15 đ (n u góc ệ c 10 v tinh và ng 5 đ có th quan

ộ ế góc ng

ượ

ầ th quan sát đ ể thì có th quan sát đ ệ c 12 v tinh). sát đ

Ệ Ố

Ầ

Ị

I. H TH NG Đ NH V TOÀN C U GPS

2. PHÂN LOẠI

ụ ủ ế ủ ệ

ệ

Nhi m v ch y u c a v tinh :

ậ

ừ ầ

ể

ề ph n đi u khi n.

ệ

ử ụ

ủ

ử

ằ

ồ

ể

ế

i dùng.

ể ủ

ự ề

ặ ấ

ổ

ề ữ – Ghi nh n và l u tr các thông tin truy n đi t ệ ọ ọ – S d ng li u có ch n l c trên v tinh. ờ ộ – Duy trì chính xác đ cao c a th i gian b ng các đ ng h nguyên t ườ ế – Chuy n ti p thông tin đ n ng ủ ệ ỹ ạ – Thay đ i qu đ o bay c a v tinh theo s đi u khi n c a m t đ t.

Ệ Ố

Ầ

Ị

I. H TH NG Đ NH V TOÀN C U GPS

2. PHÂN LOẠI

ầ

i nhi u n i khác

ộ ệ ố ể là m t h th ng các thi

ể

ế ị ặ ạ t b đ t t ể

ề ệ

ể

c s d ng đ giám sát và đi u khi n các v tinh. ề

ề ố ệ

ạ

ề Ph n đi u khi n: ặ ấ ượ ử ụ nhau trên m t đ t đ ố ề ạ ü G m 1 tr m đi u khi n chính, 5 tr m thu s li u, 3 tr m truy n s

ụ

ặ ạ ệ

ừ

ạ

ề ữ ệ ồ

ệ ử

ệ

ị

ệ ể ử ồ ạ ộ

ệ ừ

ồ ằ

ệ

ế

ể

ồ li u.ệ ỹ ể ạ i Colorade Spring (M ) có nhi m v thu Tr m đi u khi n chính đ t t ố ệ ậ các tr m thu s li u đ x lý. Công th p các d li u theo dõi v tinh t ỉ ngh x lý g m : Tính l ch thiên văn, tính và hi u ch nh đ ng h , hi u ề ỉ ỹ ạ ch nh qu đ o đi u khi n, thay th các v tinh ng ng ho t đ ng b ng các ự ệ v tinh d phòng.

Ệ Ố

Ầ

Ị

I. H TH NG Đ NH V TOÀN C U GPS

2. PHÂN LOẠI

ầ

ộ ệ ố ể là m t h th ng các thi

i nhi u n i khác

ế ị ặ ạ t b đ t t ể

ề ệ

ể

c s d ng đ giám sát và đi u khi n các v tinh. ề

ề ố ệ

ể

ạ

ề Ph n đi u khi n: ặ ấ ượ ử ụ nhau trên m t đ t đ ố ề ạ ü G m 1 tr m đi u khi n chính, 5 tr m thu s li u, 3 tr m truy n s

ượ

ữ ệ

ặ ạ c đ t t Ấ

ồ li u.ệ ạ 5 tr m thu d li u đ ươ ạ ươ

ụ

ệ

ỹ ạ

ượ

ữ

ạ

ỗ

ệ ủ ệ ủ ệ

ị ề ạ

ề

ể

i Hawai, Collrade Sping , Ascesion (Ban ộ ươ Đ i Tây D ng), Diago Garia ( n Đ D ng), Kwayalien (Nam Thái Bình ự ể ể ệ D ng). Có nhi m v theo dõi các tín hi u v tinh đ ki m soát và d c trang b nh ng máy thu Pcode đoán qu đ o c a chúng. M i tr m đ ề đ thu các tín hi u c a v tinh, sau đó truy n v tr m đi u khi n chính.

Ệ Ố

Ầ

Ị

I. H TH NG Đ NH V TOÀN C U GPS

2. PHÂN LOẠI

ầ

ộ ệ ố ể là m t h th ng các thi

i nhi u n i khác

ế ị ặ ạ t b đ t t ể

ề ệ

ể

c s d ng đ giám sát và đi u khi n các v tinh. ề

ề ố ệ

ể

ạ

ề Ph n đi u khi n: ặ ấ ượ ử ụ nhau trên m t đ t đ ố ề ạ ü G m 1 tr m đi u khi n chính, 5 tr m thu s li u, 3 tr m truy n s

ồ li u.ệ ạ

ố ệ ố ệ

ề ể

ệ

ớ

ồ

ỉ

3 tr m truy n s li u đ t t ả ồ

ệ ầ

ể ừ

ị ề

ồ

ặ ạ i Ascensionm Diago Garia , Kwayalein có ệ kh năng chuy n s li u lên v tinh g m l ch thiên văn m i, hi u ch nh ệ đ ng h , các thông đi p c n phát các l nh đi u khi n t

xa.

Ệ Ố

Ầ

Ị

I. H TH NG Đ NH V TOÀN C U GPS

2. PHÂN LOẠI

ắ

ặ

ệ

ặ

ng ti n ho c

t b GPS l p đ t trên ph

ồ

ế ị ộ

ầ ử ụ : các thi Ph n s d ng ệ ườ

ế ị

ươ ạ i (đi n tho i di đ ng, đ ng h , máy nh…). ệ ứ ế ị t b có ch c năng thu đ ị

ự tính toán v trí c a nó d a trên các thông tin thu đ

t b GPS là thi ự ề ả

ế

ộ

ả ượ c tín hi u phát ra t ượ t b GPS là k t qu tính toán t

ấ ọ ả

ế ị ủ ệ ố

ệ ượ

ự

ệ

ừ c. ừ ả t b GPS và các v tinh mà nó c th c hi n

c. Vi c thu phát c a h th ng GPS đ

ề ị ể ế ố ượ ấ ầ

ệ ộ ầ

đem theo ng Thi ệ ủ các v tinh và t ế ị ư ậ Nh v y, v b n ch t, t a đ thi ữ thông tin v v trí, kho ng cách gi a thi có th k t n i đ theo t n su t là 1 giây m t l n.

Ị

Ử

Ể

II. L CH S HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRI N GPS

1. LÝ DO PHÁT MINH

ậ

ệ

ự

ươ

ữ

ờ ủ ụ

ẫ

ữ

ươ

ườ

ẫ

ữ S ra đ i c a nh ng ph ể ề ỏ ng pháp d n đ ỉ

ệ ố ắ

ở

ợ

ỗ

ươ

ề

ị

ượ

ậ

ể ng ti n v n chuy n nh máy bay, và nh ng ế ị ữ t b đó trong không gian ba ườ ữ ng vô ng và nh ng h th ng d n đ ệ ẫ ở ủ trên ch dùng cho vi c d n d t các tàu th y đã tr ể ế ị ề t b chuy n ữ ờ ng th i ỏ ề ỹ ướ c nh ng đòi h i v k ệ ợ ể ự ỹ c chính ph M tài tr đ th c hi n

ọ ẫ ườ

con tàu vũ tr đòi h i đi u khi n nh ng thi ề chi u. Nh ng ph ệ ế tuy n đi n nh khái quát ể ệ ớ ờ i th i và không phù h p v i vi c đi u khi n các thi thành l ệ ố ậ ự ộ đ ng trong không gian ba chi u (6 b c t do) vì nh ng h th ng đ ữ ề ị ượ ỉ c v trí theo 2 chi u không gian. Tr ch xác đ nh đ ủ ề thu t đó nhi u nhà khoa h c đã đ ự ứ ệ ố nghiên c u h th ng d n đ

ụ ng d a trên vũ tr .

Ị

Ử

Ể

II. L CH S HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRI N GPS

2. NGƯỜI PHÁT MINH GPS

ộ ố ơ

ị ỹ ầ ế ế ữ

ị ự B Qu c phòng M là c quan thi ố ề ố

ườ ủ ớ

ủ ị

ị ủ ả ệ ể ề t k và đi u khi n h ườ i tham gia th ng đ nh v toàn c u. Trong nhóm nh ng ng ể ớ ự ỹ ầ ộ ủ đi u hành d án GPS c a B Qu c phòng M c n k t i s ậ i sáng l p The đóng góp to l n c a TS Ivan Getting, ng Aerospace Corporation, và TS Bradford Parkinson, ch t ch ộ ồ h i đ ng qu n tr c a The Aerospace Corporation.

Ị

Ử

Ể

II. L CH S HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRI N GPS

3. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN GPS

ệ ị ủ ể ể ị Quá trình phát tri n c a công ngh đ nh v có th chia

thành 3 giai đo nạ :

ế ứ i th II

ế ớ ướ ạ a. Giai đo n tr c Chi n tranh th gi ế ớ ứ ế ạ i th II b. Giai đo n Chi n tranh th gi ế ế ỷ ạ ừ ử n a sau th k XX đ n nay c. Giai đo n t

Ị

Ử

Ể

II. L CH S HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRI N GPS

a. Giai đo n tr

ướ ế ạ 3. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN GPS ế ớ c Chi n tranh th gi ứ i th II

ạ ị ị ị

ả Trong giai đo n này kh năng đ nh v và đ nh h ộ ướ ờ ủ ế ệ

ớ ả ế ợ ụ ng ph thu c ch y u vào vi c quan sát các vì sao khi tr i quang ồ đãng hay la bàn k t h p v i b n đ .

Ị

Ử

Ể

II. L CH S HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRI N GPS

ế ớ ế ạ 3. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN GPS ứ i th II b. Giai đo n Chi n tranh th gi

ể ườ ặ ấ ị ị

Ng ư ệ ố ị ế ố ể ị ạ

ạ i ta phát tri n các h th ng m t đ t đ nh v vô tuy n ệ i Anh đ đ nh v cho máy bay và h th ng ị ỹ ể ị i M đ đ nh v

nh GEE t LORAN (Longrange navigation system) t tàu th y.ủ

Ị

Ử

Ể

II. L CH S HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRI N GPS

3. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN GPS ế ạ ừ ử ế ỷ n a sau th k XX đ n n c. Giai đo n t ay

ự ủ ự S phát tri n v

ứ ế ả

ể ệ ử ổ

ẩ ệ ữ ệ ề ị ệ ệ ượ ậ t b c c a các lĩnh v c công ngh v ớ cùng v i các k t qu nghiên c u thành công ử đã ờ ệ ị ng đ nh v nh v

tinh, vi đi n t ờ ầ ề ả v d i ph băng t n và tiêu chu n th i gian nguyên t ưở ể ự ạ t o ra nh ng đi u ki n đ th c hi n ý t tinh.

Ị

Ử

Ể

II. L CH S HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRI N GPS

3. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN GPS ế ạ ừ ử ế ỷ n a sau th k XX đ n n c. Giai đo n t ay

ầ ệ ạ ộ ệ ố

ừ ệ ượ ệ

ị ỹ ạ

ể ị

ầ ạ ừ ế ạ ạ ầ ỹ

ủ ệ ự ẩ

1967, lúc đ u mang tên h th ng H Transit ho t đ ng t ệ ờ ự ả ị đ nh v cho h i quân. H đ c th c hi n nh 4 – 7 v tinh bay ớ ầ ố ỗ ệ ấ ở ệ qu đ o th p (1.100km), m i v tinh phát tín hi u v i t n s ị ượ c dùng đ đ nh v các tàu ng m 150MHz và 400MHz. Transit đ ủ c a M mang đ u đ n h t nhân Polaris cho đ n khi ng ng ho t ộ đ ng vào 1996. S thành coogn c a h Transit đã thúc đ y hình ệ ố thành h th ng GPS.

Ị

Ử

Ể

II. L CH S HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRI N GPS

3. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN GPS ế ạ ừ ử ế ỷ n a sau th k XX đ n n c. Giai đo n t ay

ệ ự ộ

ỹ ệ ự Năm 1973, d án xây d ng h Navstar GPS đ ệ ượ ệ ủ ầ

ả ệ ế

ệ ố ượ ố

ứ ỹ ạ ỹ ớ ủ

ứ ố c B Qu c ượ phòng M phê duy t. V tinh đ u tiên c a h GPS đ c ả phóng năm 1978 và đ n năm 1993 qu v tinh th 24 (qu ủ c phóng lên qu đ o. Tuy cu i cùng c a h th ng GPS) đ ệ ố ả ế nhiên ph i đ n năm 1995, h th ng GPS c a M m i chính th c đi vào khai thác.

Ị

Ử

Ể

II. L CH S HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRI N GPS

3. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN GPS ế ạ ừ ử ế ỷ n a sau th k XX đ n n c. Giai đo n t ay

ờ ả

ủ ầ ị

ư ị ộ ậ ờ

ượ ở ầ ị ị

ầ ặ ủ ụ ứ ọ

ệ ệ ố G n nh trong cùng kho ng th i gian trên, h th ng v ộ ự tinh đ nh v GLONASS c a Nga cũng đ c xây d ng m t ỳ ư cách đ c l p và đ a vào khai thác, m đ u cho th i k ả ệ ố ệ hoàng kimcuar h th ng v tinh đ nh v toàn c u và kh ộ ẩ ộ năng ng d ng r ng rãi cu nó trong m i m t c a cu c ố s ng.

Ị

Ử

Ể

II. L CH S HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRI N GPS

3. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN GPS ế ạ ừ ử ế ỷ n a sau th k XX đ n n c. Giai đo n t ay

ệ ạ

ở ấ ở ầ ữ ắ

ệ

=> Các v tinh đã tr thành nh ng vì sao nhân t o, có ư ể h u nh kh p m i n i trên Trái ồ ạ ấ ể ấ i b t k

ọ ề ệ ậ ọ ơ th quan sát th y Đ t và tín hi u phát ra chúng luôn luôn t n t ngày đêm, trong m i đi u ki n khí h u.

Ị

Ử

Ể

II. L CH S HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRI N GPS

3. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN GPS ế ạ ừ ử ế ỷ n a sau th k XX đ n n c. Giai đo n t ay

ả

ộ ả ạ ậ ầ ặ

ệ ị ộ ể ạ ạ ườ ể ơ

ả ọ

ớ ự ậ ự ị ể ể

ặ ấ ớ ớ ộ Ngày nay, v i m t máy thu GPS giá kho ng vài trăm ể ồ ố USD, m t b n đ s và m t không gian thoáng đ thu nh n ớ ẳ ẽ ng. Ho c v i yêu c u tín hi u, b n s ch ng th l c đ ế ữ ị đ nh v cao h n th n a, b n có th mua hay máy thu GPS ụ ớ v i giá kho ng vài ch c ngàn USD cùng v i s th n tr ng ạ ệ trong phân tích tín hi u, b n có th theo dõi s d ch chuy n ủ i vài milimet. c a m t đ t chính xác t

Ệ Ố

Ầ

III. CÁC H TH NG Đ NH V TOÀN C U

TRÊN TH GI

Ị Ị Ế Ớ I

1. CÁC HỆ THỐNG CŨ

2. CÁC HỆ THỐNG ĐANG VẬN HÀNH

3. CÁC HỆ THỐNG TRONG KHU VỰC

Ệ Ố

Ầ

III. CÁC H TH NG Đ NH V TOÀN C U

TRÊN TH GI

Ị Ị Ế Ớ I

• TRANSIT

1. CÁC HỆ THỐNG CŨ

ị ố ệ ệ

ầ

ệ ở ộ đ

tinh

ệ V TRANSIT

ự ủ ị Là h th ng v tinh đ nh v ậ ượ ư c đ a vào v n hành. đ u tiên đ ế ừ ộ ạ năm 1964 đ n Ho t đ ng t năm 1996. ể Đi n hình có 4 6 v tinh cao 1.075 km. ỹ ệ ố H th ng quân s c a M .

Ệ Ố

Ầ

III. CÁC H TH NG Đ NH V TOÀN C U

TRÊN TH GI

Ị Ị Ế Ớ I

• TSIKADA

1. CÁC HỆ THỐNG CŨ

ủ ươ

ớ ị ng.

ệ ầ ậ ị ẫ ườ c đ a lên qu đ o vào năm 1974, v n

hành hoàn ch nh vào 1978, ho t đ ng đ n 1995.

ươ ng v i TRANSIT. ng đ C a Liên xô cũ, t ự ệ ố Là h th ng dân s dùng trong đ nh v , d n đ ượ ư V tinh đ u tiên đ ỉ ồ ỹ ạ ế ỹ ạ ầ ạ ộ ở ệ ả Bao g m 4 v tinh bay ấ qu đ o t m th p, kho ng 1.000

ộ ừ Có đ chính xác t 50 – 100m.

Ệ Ố

Ầ

III. CÁC H TH NG Đ NH V TOÀN C U

TRÊN TH GI

Ị Ị Ế Ớ I

2. CÁC HỆ THỐNG ĐANG VẬN HÀNH

ể

•GLONASS Do Liên Xô phát tri n đ thay ể ừ ế th TSIKADA k t ượ H th ng đ

ệ ố ể năm 1976. ự c xây d ng

ỉ hoàn ch nh vào năm 1995.

ế

ệ

Mô hình v tinh GLONASS

ạ ớ

ủ Đ n tháng 3/2014, đã có 29 ậ ệ v tinh v n hành, v i ph m vi ầ ph sóng toàn c u.

Ệ Ố

Ầ

III. CÁC H TH NG Đ NH V TOÀN C U

TRÊN TH GI

Ị Ị Ế Ớ I

2. CÁC HỆ THỐNG ĐANG VẬN HÀNH

ở ự ượ c xây d ng b i kh i

ộ

ế ớ

ệ

V tinh GALILEO

ượ ệ ọ ố

• GALILEO ố Đang đ ồ C ng đ ng chung Châu Âu (EU). ỉ Đ n tháng 10/2011, ch m i 02 ệ ử ượ ệ c th nghi m, có v tinh đang đ ượ ữ c phóng vào 2 v tinh n a đ tháng 9/2012. c xây H th ng hy v ng đ ự ỉ d ng hoàn ch nh vào 2019, bao ồ g m 30 v tinh.

ệ

Ệ Ố

Ầ

III. CÁC H TH NG Đ NH V TOÀN C U

TRÊN TH GI

Ị Ị Ế Ớ I

• COMPASS

ố

ự

ố

ấ

ừ ệ

ẽ ượ

h th ng

c nâng c p t

ạ

ế

ẽ ượ

ỉ

ự ồ ỹ ạ

ệ

ộ

2. CÁC HỆ THỐNG ĐANG VẬN HÀNH

ầ

ỹ ạ

ị

ị ủ

ệ ệ Mô hình v tinh đ a tĩnh và v tinh t m trung c a COMPASS

ỹ ạ

ệ ố

ủ

ầ

Do Trung Qu c xây d ng và phát tri n.ể S đ Beidou. c xây d ng Theo k ho ch s đ hoàn ch nh vào năm 2020, bao g m ổ t ng c ng 35 v tinh (5 trên qu đ o ị đ a tĩnh, 3 trên qu đ o đ a tĩnh nghiêng và 27 trên qu đ o trung ế bình), đ n tháng 3/2015 h th ng đã ph sóng toàn c u.

Ệ Ố

Ầ

III. CÁC H TH NG Đ NH V TOÀN C U

TRÊN TH GI

Ị Ị Ế Ớ I

• GPS

2. CÁC HỆ THỐNG ĐANG VẬN HÀNH

ỹ ộ ượ

ể

ể ượ ừ

ế ở ộ c kh i đ ng t ỉ

ổ

ệ

V tinh GPS

ỹ ạ

ầ ố Đ c B Qu c Phòng M phát tri n dùng đ thay th TRANSIT. ự D án đ 1973 ự và xây d ng hoàn ch nh vào năm 1994. ế Đ n tháng 6/2014, đã có t ng ủ ệ ộ c ng 31 v tinh trên qu đ o đ ể ủ đ ph sóng toàn c u.

Ệ Ố

Ầ

III. CÁC H TH NG Đ NH V TOÀN C U

TRÊN TH GI

Ị Ị Ế Ớ I

3. CÁC HỆ THỐNG TRONG KHU VỰC

ự c xây d ng

•Beidou ề Là ti n thân c a h th ng Compass đang đ G m Beidou1, có 3 v tinh, đ

ượ ồ

ượ ủ ấ ớ ượ ể ừ năm 2000 và c phát tri n t ụ c nâng c p v i m c tiêu ph kín

ự ủ ệ ố ệ Beidou2 (Compass) đang đ khu v c châu Á

ươ ệ

ở

ượ ậ ể ỹ ạ ệ ị ị Thái Bình D ng vào năm 2012 và hoàn thi n vào năm 2020. •DORIS Đ c v n hành b i CNES, Pháp ị Dùng đ xác đ nh chính xác qu đ o v tinh và đ nh v