H th ng đ nh v toàn c u ệ ố ị ị ầ
H th ng đ nh v toàn c u (ti ng Anh: Global Positioning System - GPS) làệ ố ị ị ầ ế
h th ng xác đ nh v trí d a trên v trí c a các v tinh nhân t o. Trong cùngệ ố ị ị ự ị ủ ệ ạ
m t th i đi m, m t v trí trên m t đ t n u xác đ nh đ c kho ng cáchộ ờ ể ở ộ ị ặ ấ ế ị ượ ả
đ n ba v tinh (t i thi u) thì s tính đ c t a đ c a v trí đó.ế ệ ố ể ẽ ượ ọ ộ ủ ị
GPS đ c thi t k và qu n lý b i B Qu c phòng Hoa Kỳ, nh ng chínhượ ế ế ả ở ộ ố ư
ph Hoa Kỳ cho phép m i ng i trên th gi i s d ng nó mi n phí, b t kủ ọ ườ ế ớ ử ụ ễ ấ ể
qu c t ch nào.ố ị Các n c trong Liên minh châu Âu đang xây d ng Hướ ự ệ
th ng đ nh v Galileo, có tính năng gi ng nh GPS c a Hoa Kỳ, d tính số ị ị ố ư ủ ự ẽ
b t đ u ho t đ ng năm 2013.ắ ầ ạ ộ
H th ng đ nh v toàn c u c a M là h d n đ ng d a trên m t m ngệ ố ị ị ầ ủ ỹ ệ ẫ ườ ự ộ ạ
l i 24 qu v tinh đ c B Qu c phòng Hoa Kỳ đ t trên qu đ o khôngướ ả ệ ượ ộ ố ặ ỹ ạ
gian.
Các h th ng d n đ ng truy n th ng ho t đ ng d a trên các tr m phátệ ố ẫ ườ ề ố ạ ộ ự ạ
tín hi u vô tuy n đi n. Đ c bi t đ n nhi u nh t là các h th ng sau:ệ ế ệ ượ ế ế ề ấ ệ ố
LORAN – (LOng RAnge Navigation) – ho t đ ng gi i t n 90-100 kHzạ ộ ở ả ầ
ch y u dùng cho hàng h i, hay TACAN – (TACtical Air Navigation) – dùngủ ế ả
cho quân đ i M và bi n th v i đ chính xác th p VOR/DME – VHFộ ỹ ế ể ớ ộ ấ
(Omnidirectional Range/Distance Measuring Equipment) – dùng cho hàng
không dân d ng.ụ
G n nh đ ng th i v i lúc M phát tri n GPS, Liên Xô cũng phát tri n m tầ ư ồ ờ ớ ỹ ể ể ộ
h th ng t ng t v i tên g i GLONASS. Hi n nay Liên minh Châu Âuệ ố ươ ự ớ ọ ệ
đang phát tri n h d n đ ng v tinh c a mình mang tên Galileo.ể ệ ẫ ườ ệ ủ
Ban đ u, GPS và GLONASS đ u đ c phát tri n cho m c đích quân s ,ầ ề ượ ể ụ ự
nên m c dù chúng dùng đ c cho dân s nh ng không h nào đ a ra sặ ượ ự ư ệ ư ự
đ m b o t n t i liên t c và đ chính xác. Vì th chúng không th a mãnả ả ồ ạ ụ ộ ế ỏ
đ c nh ng yêu c u an toàn cho d n đ ng dân s hàng không và hàngượ ữ ầ ẫ ườ ự
h i, đ c bi t là t i nh ng vùng và t i nh ng th i đi m có ho t đ ng quânả ặ ệ ạ ữ ạ ữ ờ ể ạ ộ
s c a nh ng qu c gia s h u các h th ng đó. Ch có h th ng d nự ủ ữ ố ở ữ ệ ố ỉ ệ ố ẫ
đ ng v tinh châu Âu Galileo (đang đ c xây d ng) ngay t đ u đã đ tườ ệ ượ ự ừ ầ ặ
m c tiêu đáp ng các yêu c u nghiêm ng t c a d n đ ng và đ nh v dânụ ứ ầ ặ ủ ẫ ườ ị ị
s .ự
GPS ban đ u ch dành cho các m c đích quân s , nh ng t năm 1980ầ ỉ ụ ự ư ừ
chính ph M cho phép s d ng trong dân s . GPS ho t đ ng trong m iủ ỹ ử ụ ự ạ ộ ọ
đi u ki n th i ti t, m i n i trên Trái Đ t, 24 gi m t ngày. Không m t phíề ệ ờ ế ọ ơ ấ ờ ộ ấ
thuê bao ho c m t ti n tr cho vi c thi t l p s d ng GPS.ặ ấ ề ả ệ ế ậ ử ụ
S ho t đ ng c a GPSự ạ ộ ủ
Các v tinh GPS bay vòng quanh Trái Đ t hai l n trong m t ngày theo m tệ ấ ầ ộ ộ
qu đ o r t chính xác và phát tín hi u có thông tin xu ng Trái Đ t. Cácỹ ạ ấ ệ ố ấ
máy thu GPS nh n thông tin này và b ng phép tính l ng giác tính đ cậ ằ ượ ượ
chính xác v trí c a ng i dùng. V b n ch t máy thu GPS so sánh th iị ủ ườ ề ả ấ ờ
gian tín hi u đ c phát đi t v tinh v i th i gian nh n đ c chúng. Saiệ ượ ừ ệ ớ ờ ậ ượ
l ch v th i gian cho bi t máy thu GPS cách v tinh bao xa. R i v iệ ề ờ ế ở ệ ồ ớ
nhi u quãng cách đo đ c t i nhi u v tinh máy thu có th tính đ c v tríề ượ ớ ề ệ ể ượ ị
c a ng i dùng và hi n th lên b n đ đi n t c a máy.ủ ườ ể ị ả ồ ệ ử ủ
Máy thu ph i nh n đ c tín hi u c a ít nh t ba v tinh đ tính ra v trí haiả ậ ượ ệ ủ ấ ệ ể ị
chi u (kinh đ và vĩ đ ) và đ theo dõi đ c chuy n đ ng. Khi nh n đ cề ộ ộ ể ượ ể ộ ậ ượ
tín hi u c a ít nh t 4 v tinh thì máy thu có th tính đ c v trí ba chi uệ ủ ấ ệ ể ượ ị ề
(kinh đ , vĩ đ và đ cao). M t khi v trí ng i dùng đã tính đ c thì máyộ ộ ộ ộ ị ườ ượ
thu GPS có th tính các thông tin khác, nh t c đ , h ng chuy n đ ng,ể ư ố ộ ướ ể ộ
bám sát di chuy n, kho ng hành trình, quãng cách t i đi m đ n, th i gianể ả ớ ể ế ờ
M t Tr i m c, l n và nhi u th khác n a.ặ ờ ọ ặ ề ứ ữ
Đ chính xác c a GPSộ ủ
Các máy thu GPS ngày nay c c kì chính xác, nh vào thi t k nhi u kênhự ờ ế ế ề
ho t đ ng song song c a chúng. Các máy thu 12 kênh song song (c aạ ộ ủ ủ
Garmin) nhanh chóng khóa vào các qu v tinh khi m i b t lên và chúngả ệ ớ ậ
duy trì k t n i b n v ng, th m chí trong tán lá r m r p ho c thành ph v iế ố ề ữ ậ ậ ạ ặ ố ớ
các toà nhà cao t ng. Tr ng thái c a khí quy n và các ngu n gây sai sầ ạ ủ ể ồ ố
khác có th nh h ng t i đ chính xác c a máy thu GPS. Các máy thuể ả ưở ớ ộ ủ
GPS có đ chính xác trung bình trong vòng 15 mét.ộ
Các máy thu m i h n v i kh năng WAAS (Wide Area Augmentationớ ơ ớ ả
System) có th tăng đ chính xác trung bình t i d i 3 mét. Không c nể ộ ớ ướ ầ
thêm thi t b hay m t phí đ có đ c l i đi m c a WAAS. Ng i dùngế ị ấ ể ượ ợ ể ủ ườ
cũng có th có đ chính xác t t h n v i GPS Vi sai (Differential GPS,ể ộ ố ơ ớ
DGPS) s a l i các tín hi u GPS đ có đ chính xác trong kho ng 3 đ n 5ử ỗ ệ ể ộ ả ế
mét. C c Phòng v B bi n M v n hành d ch v s a l i này. H th ngụ ệ ờ ể ỹ ậ ị ụ ử ỗ ệ ố
bao g m m t m ng các đài thu tín hi u GPS và phát tín hi u đã s a l iồ ộ ạ ệ ệ ử ỗ
b ng các máy phát hi u. Đ thu đ c tín hi u đã s a l i, ng i dùng ph iằ ệ ể ượ ệ ử ỗ ườ ả
có máy thu tín hi u vi sai bao g m c ăn-ten đ dùng v i máy thu GPSệ ồ ả ể ớ
c a h .ủ ọ
H th ng v tinh GPSệ ố ệ
H th ng v tinh GPS chia làm 3 ph n:ệ ố ệ ầ
Ph n không gianầ
G m 24 qu v tinh (21 v tinh ho t đ ng và 3 v tinh d phòng)ồ ả ệ ệ ạ ộ ệ ự
n m trên các qu đ o xoay quanh trái đ t. Chúng cách m t đ t 12ằ ỹ ạ ấ ặ ấ
nghìn d m. Chúng chuy n đ ng n đ nh, hai vòng qu đ o trongặ ể ộ ổ ị ỹ ạ
kho ng th i gian g n 24 gi . Các v tinh này chuy n đ ng v i v nả ờ ầ ờ ệ ể ộ ớ ậ
t c 7 nghìn d m m t gi . Các v tinh trên qu đ o đ c b trí saoố ặ ộ ờ ệ ỹ ạ ượ ố
cho các máy thu GPS trên m t đ t có th nhìn th y t i thi u 4 v tinhặ ấ ể ấ ố ể ệ
vào b t kỳ th i đi m nào.ấ ờ ể
Các v tinh đ c cung c p b ng năng l ng M t Tr i. Chúng có cácệ ượ ấ ằ ượ ặ ờ
ngu n pin d phòng đ duy trì ho t đ ng khi ch y khu t vào vùngồ ự ể ạ ộ ạ ấ
không có ánh sáng M t Tr i. Các tên l a nh g n m i qu v tinhặ ờ ử ỏ ắ ở ỗ ả ệ
gi chúng bay đúng qu đ o đã đ nh.ữ ỹ ạ ị
Ph n ki m soátầ ể
M c đích trong ph n này là ki m soát v tinh đi đúng h ng theo quụ ầ ể ệ ướ ỹ
đ o và thông tin th i gian chính xác. Có t t c 5 tr m ki m soát đ cạ ờ ấ ả ạ ể ượ
đ t rãi rác trên trái đ t. B n tr m ki m soát ho t đ ng m t cách tặ ấ ố ạ ể ạ ộ ộ ự
đ ng, và m t tr m ki m soát là trung tâm. B n tr m này nh n tín hi uộ ộ ạ ể ố ạ ậ ệ
liên t c t nh ng v tinh và g i các thông tin này đ n tr m ki m soátụ ừ ữ ệ ữ ế ạ ể
trung tâm. T i tr m ki m soát trung tâm, nó s s a l i data cho đúngạ ạ ể ẽ ử ạ
và k t h p v i hai anten khác đ g i l i thông tin cho các v tinh.ế ợ ớ ể ữ ạ ệ
Ph n s d ngầ ử ụ
Ph n s d ng là thi t b nh n tín hi u v tinh GPS và ng i s d ngầ ử ụ ế ị ậ ệ ệ ườ ử ụ
thi t b này.ế ị
D i đây là m t s thông tin đáng chú ý v các v tinh GPS (còn g i làướ ộ ố ề ệ ọ
NAVSTAR, tên g i chính th c c a B Qu c phòng M cho GPS):ọ ứ ủ ộ ố ỹ
•V tinh GPS đ u tiên đ c phóng năm 1978.ệ ầ ượ
•Hoàn ch nh đ y đ 24 v tinh vào năm 1994.ỉ ầ ủ ệ
•M i v tinh đ c làm đ ho t đ ng t i đa là 10 năm.ỗ ệ ượ ể ạ ộ ố
•V tinh GPS có tr ng l ng kho ng 1500 kg và dài kho ng 17 feetệ ọ ượ ả ả
(5 m) v i các t m năng l ng M t Tr i m (có đ r ng 7 m²).ớ ấ ượ ặ ờ ở ộ ộ
•Công su t phát b ng ho c d i 50 watts.ấ ằ ặ ướ
Tín hi u GPSệ
Các v tinh GPS phát hai tín hi u vô tuy n công su t th p gi i L1 và L2.ệ ệ ế ấ ấ ả
(Gi i L là ph n sóng c c ng n c a ph đi n t tr i r ng t 0,39 t i 1,55ả ầ ự ắ ủ ổ ệ ừ ả ộ ừ ớ
GHz). GPS dân s dùng t n s L1 1575.42 MHz trong gi i UHF. Tín hi uự ầ ố ả ệ
truy n tr c th , có nghĩa là chúng s xuyên qua mây, thu tinh và nh aề ự ị ẽ ỷ ự
nh ng không qua ph n l n các đ i t ng c ng nh núi và nhà.ư ầ ớ ố ượ ứ ư
L1 ch a hai mã "gi ng u nhiên"(pseudo random), đó là mã Protected (P)ứ ả ẫ
và mã Coarse/Acquisition (C/A). M i m t v tinh có m t mã truy n d nỗ ộ ệ ộ ề ẫ
nh t đ nh, cho phép máy thu GPS nh n d ng đ c tín hi u. M c đích c aấ ị ậ ạ ượ ệ ụ ủ
các mã tín hi u này là đ tính toán kho ng cách t v tinh đ n máy thuệ ể ả ừ ệ ế
GPS.
Tín hi u GPS ch a ba m u thông tin khác nhau – mã gi ng u nhiên, dệ ứ ẩ ả ẫ ữ
li u thiên văn và d li u l ch. Mã gi ng u nhiên đ n gi n ch là mã đ nhệ ữ ệ ị ả ẫ ơ ả ỉ ị
danh đ xác đ nh đ c qu v tinh nào là phát thông tin nào. Có th nhìnể ị ượ ả ệ ể
s hi u c a các qu v tinh trên trang v tinh c a máy thu Garmin đ bi tố ệ ủ ả ệ ệ ủ ể ế
nó nh n đ c tín hi u c a qu nào.ậ ượ ệ ủ ả
D li u thiên văn cho máy thu GPS bi t qu v tinh đâu trên qu đ o ữ ệ ế ả ệ ở ỹ ạ ở
m i th i đi m trong ngày. M i qu v tinh phát d li u thiên văn ch raỗ ờ ể ỗ ả ệ ữ ệ ỉ
thông tin qu đ o cho v tinh đó và m i v tinh khác trong h th ng.ỹ ạ ệ ỗ ệ ệ ố
D li u l ch đ c phát đ u đ n b i m i qu v tinh, ch a thông tin quanữ ệ ị ượ ề ặ ở ỗ ả ệ ứ
tr ng v tr ng thái c a v tinh (lành m nh hay không), ngày gi hi n t i.ọ ề ạ ủ ệ ạ ờ ệ ạ
Ph n này c a tín hi u là c t lõi đ phát hi n ra v trí.ầ ủ ệ ố ể ệ ị
Ngu n l i c a tín hi u GPSồ ỗ ủ ệ
Nh ng y u t có th làm gi m tín hi u GPS và vì th nh h ng t i chínhữ ế ố ể ả ệ ế ả ưở ớ
xác bao g m:ồ
•Gi ch m c a t ng đ i l u và t ng ion – Tín hi u v tinh b ch m điữ ậ ủ ầ ố ư ầ ệ ệ ị ậ
khi xuyên qua t ng khí quy n.ầ ể
•Tín hi u đi nhi u đ ng – Đi u này x y ra khi tín hi u ph n x tệ ề ườ ề ả ệ ả ạ ừ
nhà hay các đ i t ng khác tr c khi t i máy thu.ố ượ ướ ớ
•L i đ ng h máy thu – Đ ng h có trong máy thu không chính xácỗ ồ ồ ồ ồ
nh đ ng h nguyên t trên các v tinh GPS.ư ồ ồ ử ệ
•L i qu đ o – Cũng đ c bi t nh l i thiên văn, do v tinh thông báoỗ ỹ ạ ượ ế ư ỗ ệ
v trí không chính xác.ị
•S l ng v tinh nhìn th y – Càng nhi u qu v tinh đ c máy thuố ượ ệ ấ ề ả ệ ượ
GPS nhìn th y thì càng chính xác. Nhà cao t ng, đ a hình, nhi uấ ầ ị ễ
lo n đi n t ho c đôi khi th m chí tán lá d y có th ch n thu nh nạ ệ ử ặ ậ ầ ể ặ ậ
tín hi u, gây l i đ nh v ho c không đ nh v đ c. Nói chung máy thuệ ỗ ị ị ặ ị ị ượ
GPS không làm vi c trong nhà, d i n c ho c d i đ t.ệ ướ ướ ặ ướ ấ
•Che khu t v hình h c – Đi u này liên quan t i v trí t ng đ i c aấ ề ọ ề ớ ị ươ ố ủ
các v tinh th i đi m b t kì. Phân b v tinh lí t ng là khi các quệ ở ờ ể ấ ố ệ ưở ả
v tinh v trí t o các góc r ng v i nhau. Phân b x u x y ra khi cácệ ở ị ạ ộ ớ ố ấ ả
qu v tinh trên m t đ ng th ng ho c c m thành nhóm.ả ệ ở ộ ườ ẳ ặ ụ
•S gi m có ch tâm tín hi u v tinh – Là s làm gi m tín hi u c ýự ả ủ ệ ệ ự ả ệ ố
do s áp đ t c a B Qu c phòng M , nh m ch ng l i vi c đ i thự ặ ủ ộ ố ỹ ằ ố ạ ệ ố ủ
quân s dùng tín hi u GPS chính xác cao. Chính ph M đã ng ngự ệ ủ ỹ ừ
vi c này t tháng 5 năm 2000, làm tăng đáng k đ chính xác c aệ ừ ể ộ ủ
máy thu GPS dân s . (Tuy nhiên bi n pháp này hoàn toàn có thự ệ ể
đ c s d ng l i trong nh ng đi u ki n c th đ đ m b o g y ôngượ ử ụ ạ ữ ề ệ ụ ể ể ả ả ậ
không đ p l ng ông. Chính đi u này là ti m n h n ch an toàn choậ ư ề ề ẩ ạ ế
d n đ ng và đ nh v dân s .)ẫ ườ ị ị ự
Các thi t b ng d ng GPSế ị ứ ụ
Đi n tho i di đ ng: Eten X650, Eten X6233, Eten X500, Eten X800, Nokiaệ ạ ộ
N78, Nokia N810, Nokia N82, Nokia N95, Nokia N95 8GB, Nokia N96,
Nokia N97, Nokia N900, Nokia E90, Nokia E71, Nokia E75, Nokia 6110
Navigator, Nokia 7500 Prism Black, Nokia 5800 XpressMusic, Nokia 5800
Navigation, BlackBerry 88XX, Bold...
Trong quân s : Vũ khí h t nhân, Bom thông minh JDAM, Tên l a khôngự ạ ử
đ i đ t, Tên l a t n công đ t li n, Tên l a hành trình, Tên l a đ t đ i đ t,ố ấ ử ấ ấ ề ử ử ấ ố ấ
Máy bay hu n luy n Mikoyan MiG-AT c a Nga, ...ấ ệ ủ