Bài viết sưu tầm

GPS gồm các thành phần sau :

.2.1 Phần không gian

Phần vũ trụ bao gồm các vệ tinh GPS bay trên quĩ đạo. Như ta đã biết ở phần trên thì vào năm 1978, Mỹ đã phóng các vệ tinh GPS lên trên quĩ đạo cách trái đất khoảng 19.200 km, với tốc độ chừng 11.200 km/h, có nhiệm vụ truyền đi các tín hiệu radio tần số thấp tới các thiết bị thu nhận. Trong số 28 vệ tinh của Bộ quốc phòng Mỹ nói trên, chỉ có 24 thực sự hoạt động, 3 vệ tinh còn lại là hệ thống hỗ trợ, và 1 vệ tinh mới phóng thêm vào ngày 26 tháng năm 2005. Tín hiệu radio được truyền đi thường không đủ mạnh để thâm nhập vào các tòa nhà kiên cố, các hầm ngầm và hay tới các địa điểm  dưới nước.

Hình 1.2: Phần không gian

Ngoài ra nó còn đòi hỏi tối thiểu 4 vệ tinh để đưa ra được thông tin chính xác vềvị trí (bao gồm cả độ cao) và tốc của một vật. Vì hoạt động trên quỹ đạo, các vệ tinh đảm bảo cung cấp vị trí tại bất kỳ điểm nào trên trái đất. Phần Vũ trụ gồm các vệ tinh trên, chúng hoạt động bằng năng lượng mặt trời, bay trên quỹ đạo. Quãng  thời gian tồn tại của chúng vào khoảng 10 năm và chi phí cho mỗi lần thay thếlên đến hàng tỷ USD.

Trị giá 75 triệu đôla, vệ tinh được phóng bằng tên lửa Boeing Delta 2 vào ngày 26/9/2005. Trong thời gian tiếp theo, nó sẽ triển khai các tấm pin mặt trời, anten và khai hoả một tên lửa nhỏ trên boong để đạt tới quỹ đạo cuối cùng, chừng 18.00km bên trên Trái đất. Vệ tinh này nhập vào một mạng lưới gồm 28 vệ tinh GPS hiện nay. Hệ thống 28 vệ tinh GPS giúp người sử dụng xác định vị trí của họ. Tuy nhiên, vệ tinh mới - vệ tinh đầu tiên trong 8 vệ tinh GPS IIR do Lookheed Martin chếtạo, có nhiệm vụ cải thiện độ chính xác của toàn hệ thống GPS hiện có. Vệ tinh mới mang theo một tấm anten, cung cấp tín hiệu mạnh hơn cho người sử dụng mặt đất, cũng như ba tín hiệu hoàn toàn mới. Hai trong số đó sẽ giúp quân đội Mỹ khắc phục tình trạng tắc nghẽn tín hiệu GPS trên các phương tiện di chuyển mặt đất, máy bay và tàu thuỷ.

Ngoài ra, chúng còn cải thiện độ chính xác của các loại vũ khí thông minh định hướng bằng GPS. Tín hiệu thứ ba sẽ là một tần số dành cho người sử dụng dân sự, giảm thiểu lỗi định vị do lớp hạt tích điện ở thượng tầng khí quyển gây ra. Quân đội Mỹ dự định phóng tiếp ba vệ tinh GPS IIR vào năm 2006. Sau đó, vệ tinh đầu tiên trong số 12 vệ tinh còn hiện đại hơn sẽ được phóng vào năm 2007. Những vệ tinh này, GPS IIF, do Boeing chếtạo và cung cấp tín hiệu dân sự thứ ba cho các máy bay.

 Có 5 loại vệ tinh được sử dụng trong hệ thống GPS: Block I, Block II, Block-IIA, Block IIR và Block IIF

- Block I

Vệ tinh Block I đầu tiên do tập đoàn Rockwell xây dựng và đưa vào hoạt động vào ngày 22 tháng 2 năm 1978. Các vệ tinh Block I đã hoạt động từ 1978 đến 1985 với tổng số 11 vệ tinh. Các vệ tinh Block I được dùng để kiểm tra và xác nhận độ khả thi của hệ thống định vị. Block I bay trên cùng quĩ đạo với “Block II” nhưng nghiêng một góc là 63⁰, và đương nhiên là sử dụng năng lượng mặt trời.

Sau đây là các đặc tính kỹ thuật của các vệ tinh trong “Block I”:

Bảng 1.1: Thông tin về vệ tinh Block I

- Block II

Các vệ tinh Block II có trọng lượng khoảng 1660 kg nặng gần gấp 2 lần Block I. Vệ tinh đầu tiên được đưa vào hoạt động đầu tiên vào năm 1989, với sải cánh dài 5.1m và có thời gian phục vụ khoảng 7,5 năm. Có tổng số 9 vệ tinh Block II( từ 12 đến 21), và 18 vệ tinh Block IIA hoạt động đến tháng 9 năm 1996. Các vệ tinh Block II được thiết kếđể cho phép 14 ngày hoạt động không cần sự điều khiển của phần điều khiển.                                  V                                                                                           

Hình 1.4: Vệ tinh Block II

Bảng 1.2: Thông tin về vệ tinh Block II

- Block III

Quá trình nghiên cứu cấu trúc của Block III gồm 3 giai đoạn, giai đoạn 1 kết thúc vào năm 2001. Boeing và Lockheed Martin để ra 16 triệu USD cho giai đoạn 1. Một nhà thầu đã trúng thầu để xây dựng và phát triển các vệ tinh Block III, theo dự kiến thì vệ tinh Block III sẽ đưa vào hoạt động vào năm 2009, và đưa toàn bộ các vệ tinh vào năm 2030.

Lực lượng không quân Mỹ( U.S. Air Force) muốn các vệ tinh Block III phải tăng cường tính bảo mật bằng cách cung cấp 2 kênh cho tín hiệu military-code (M-code) đó là L1 và L2 mà chúng phục vụ cho quân sự. Ngoài ra còn có một số các vệ tinh loại khác như Block IIA, Block IIF .v.v.

          Hình 1.5: Vệ tinh Block III

2.2 Phần điều khiển

 Hình 1.6: Vị trí các trạm điều khiển vệ tinh GPS trên thế giới

Phần điều khiển là các trạm điều khiển các vệ tinh đặt trên trái đất. Phần điều khiển gồm:1 trạm điều khiển chính, 5 trạm thu số liệu,3 trạm truyền số liệu.

- Trạm điều khiển chính

Đặt tại Colorade Springs (Mỹ) có nhiệm vụ thu thập các dữ liệu theo dõi vệ tinh từ các trạm thu số liệu để xử lý. Công nghệ xử lý gồm : Tính lịch thiên văn, tính và hiệu chỉnh đồng hồ, hiệu chỉnh quỹ Đạo điều khiển, thay thếcác vệ tinh ngừng họat động bằng các vệ tinh dự phòng.

- 5 trạm thu số liệu

Được đặt tại Hawai , Colorade Springs , Ascension (Nam Đại Tây Dương) , Diago Garia (Ấn Độ Dương) , Kwayalein (Nam Thái Bình Dương). Có nhiệmvụ theo dõi các tín hiệu vệ tinh để kiểm soát và dự đoán quỹ đạo của chúng. Mỗi trạm được trang bị những máy thu P-code để thu các tín hiệu của vệ tinh, sau đó truyền vềtrạm điều khiển chính.

- 3 trạm truyền số liệu

Đặt tại Ascension , Diago Garia , Kwayalein có khả năng chuyển số liệu lên vệ tinh gồm lịch thiên văn mới, hiệu chỉnh đồng hồ, các thông điệp cần phát, các lệnh điều khiển từ xa.

2.3 Phần người dùng

Phần này gồm các thành phần:

- Những máy thu tín hiệu GPS có anten riêng ( máy định vị ).

- Các thiết bị tự ghi ( bộ ghi số liệu ).

- Máy tính ( phần mềm xử lý số liệu ).

-Máy định vị

Máy thu GPS tính tóan đơn vị với tần suất mỗi giây một vị trí và cho độ chính xác từ dưới 1m – 5m. Khi ta di chuyển hay dừng tại chỗ , máy thu GPS nhận tín hiệu từ vệ tinh rồi tính toán định vị. Kết quả tính được là tọa độ hiển thị trên màn hình bộ ghi số liệu.

- Bộ ghi số liệu

Bộ ghi số liệu là máy cầm tay, có phần mềm thu thập số liệu. Bộ ghi số liệu có thể ghi vị trí hoặc gắn thông tin thuộc tính với vị trí.

- Máy tính, phần mềm xử lý số liệu

Máy tính, phần mềm xử lý số liệu : Hệ thống GPS có kèm theo phần mềm xử lý số liệu. Sau khi thu thập số liệu ở thực địa, phần mềm chuyển số liệu vị trí và thông tin thuộc tính sang máy tính (PC), sau đó phần mềm sẽ nâng cao độ chính xác (bằng kỹ thuật phân sai).

Phần mềm xử lý số liệu GPS còn có chức năng biên tập hoặc vẽ. Phần mềm này cũng hỗ trợ thu thập các yếu tố địa lý và thông tin thuộc tính cho GPS hoặc các cơ sở dữ liệu khác.

Một số máy định vị được sử dụng:

Hình 1.7a: PNDMoov300   Hình 1.7b: Nokia N900     Hình 1.7c: Navigon 7300T