Hệ thống vệ tinh GPS 24 vệ tinh tạo nên các phân đoạn không. Chúng thường xuyên di chuyển, tạo ra hai quỹ đạo, hoàn thành trong vòng 24 giờ. Các nước trong Liên minh châu Âu đang xây dựng Hệ thống định vị Galileo, có tính năng giống như GPS của Hoa Kỳ, dự tính sẽ bắt đầu hoạt động vào 122011. Hiện nay, rất nhiều thiết bị và ứng dụng đã và đang sử dụng hệ thống này. Tuy nhiên, chúng ta chỉ có thể sử dụng GPS của người Mỹ ở 1 mức độ nhất định, đủ để dùng cho mục đích cá nhân mà thôi. Ngoài ra hệ thống GPS còn cung cấp rất nhiều dịch vụ và thông tin dành cho các lĩnh vực khoa học, quân sự, hàng không, dự báo thời tiết v.v...Những vệ tinh GPS được chạy bằng năng lượng mặt trời. Chúng có pin dự phòng trên tàu để chạy trong trường hợp nhật thực, khi không có năng lượng mặt trời..Hệ thống GPS gồm 3 phần:Phần không gianGồm 24 quả vệ tinh (21 vệ tinh hoạt động và 3 vệ tinh dự trữ) nằm trên các quỹ đạo xoay quanh trái đất. Chúng cách mặt đất 12 nghìn dặm. Chúng chuyển động ổn định, hai vòng quỹ đạo trong khoảng thời gian gần 24 giờ. Các vệ tinh này chuyển động với vận tốc 7 nghìn dặm một giờ.Các vệ tinh trên quỹ đạo được bố trí sao cho các máy thu GPS trên mặt đất có thể nhìn thấy tối thiểu 4 vệ tinh vào bất kỳ thời điểm nào.Các vệ tinh được cung cấp bằng năng lượng Mặt Trời. Chúng có các nguồn pin dự phòng để duy trì hoạt động khi chạy khuất vào vùng không có ánh sáng Mặt Trời. Các tên lửa nhỏ gắn ở mỗi quả vệ tinh giữ chúng bay đúng quỹ đạo đã định. Trên mỗi vệ tinh có trang bị 4 đồng hồ nguyên tử cesium (là loại đồng hồ cực kỳ chính xác với sai số chỉ =〖 10〗(12)) Hình II.3 Phần không gian của hệ thốngPhần kiểm soátMục đích trong phần này là hiện thị sự hoạt động của vệ tinh, kiểm soát vệ tinh đi đúng theo quỹ đạo của chúng và xử trí các đồng hồ nguyên tử, truyền thông tin cần phổ biến lên các vệ tinh, cập nhật 3 lầnngàyCó tất cả 5 trạm kiểm soát được đặt rãi rác trên trái đất. Bốn trạm kiểm soát hoạt động một cách tự động, và một trạm kiểm soát là trung tâm. Bốn trạm này nhận tín hiệu liên tục từ những vệ tinh và gữi các thông tin này đến trạm kiểm soát trung tâm. Tại trạm kiểm soát trung tâm, nó sẽ sửa lại data cho đúng và kết hợp với hai anten khác để gữi lại thông tin cho các vệ tinh. Phần sử dụngPhần sử dụng là thiết bị nhận tín hiệu vệ tinh GPS và người sử dụng thiết bị này.Dưới đây là một số thông tin đáng chú ý về các vệ tinh GPS (còn gọi là NAVSTAR, tên gọi chính thức của Bộ Quốc phòng Mỹ cho GPS) :Vệ tinh GPS đầu tiên được phóng năm 1978.Hoàn chỉnh đầy đủ 24 vệ tinh vào năm 1994.Mỗi vệ tinh được làm để hoạt động tối đa là 10 năm.Vệ tinh GPS có trọng lượng khoảng 1500 kg và dài khoảng 17 bộ (5 m) với các tấm năng lượng Mặt Trời mở (có độ rộng 7 m²).Công suất phát bằng hoặc dưới 50 watts.Phân loại hệ thống GPS Có hai hệ thống GPS chính đang được áp dụng trên tất cả smartphone hiện nay, đó là AGPS và GlONASS. Trong đó AGPS chính là hệ thống định vị của Mỹ với 24 vệ tinh nhân tạo (Nay đã lên tới 31), còn GLONASS được phát triển bởi Nga với 24 vệ tinh nhân tạo. Cả hai hệ thống này sẽ giúp cho việc xác định vị trí trở nên chinh xác hơn. Hệ thống định vị toàn cầu của Mỹ là hệ dẫn đường dựa trên một mạng lưới 24 quả vệ tinh (Thực tế chỉ có 21 vệ tinh hoạt động, còn 3 vệ tinh dự phòng) được Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ đặt trên quỹ đạo không gian. Các hệ thống dẫn đường truyền thống hoạt động dựa trên các trạm phát tín hiệu vô tuyến điệnLORAN – (LOng RAnge Navigation) : là các hệ thống được biết nhiều nhất hoạt động ở dải tần 90100 kHz chủ yếu dùng cho hàng hải,TACAN – (TACtical Air Navigation) – dùng cho quân đội MỹVORDME – VHF (Omnidirectional RangeDistance Measuring Equipment) là biến thể với độ chính xác thấp, dùng cho hàng không dân dụng.GPS và GLONAS đều được phát triển trước hết cho mục đích quân sự. Nên mặc dù chúng có cho dùng dân sự nhưng không hệ nào đưa ra sự đảm bảo tồn tại liên tục và độ chính xác. Vì thế chúng không thỏa mãn được những yêu cầu an toàn cho dẫn đường dân sự hàng không và hàng hải, đặc biệt là tại những vùng và tại những thời điểm có hoạt động quân sự của những quốc gia sở hữu các hệ thống đó. Chỉ có hệ thống dẫn đường vệ tinh châu Âu Galileo (đang được xây dựng) ngay từ đầu đã đặt mục tiêu đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt của dẫn đường và định vị dân sự.Các loại tín hiệu của GPS Các vệ tinh GPS phát hai tín hiệu vô tuyến công suất thấp giải L1 và L2. (Giải L là phầnsóng cực ngắn của phổ điện từ trải rộng từ 0,39 tới 1,55 GHz). GPS dân sự dùng tần số L1 1575.42 MHz trong giải UHF. Tín hiệu truyền trực thị, có nghĩa là chúng sẽ xuyên qua mây,thuỷ tinh và nhựa nhưng sẽ không đi qua hầu hết các vật thể rắn như các tòa nhà và các ngọn núi. L1 chứa hai mã giả ngẫu nhiên(pseudo random), đó là mã Protected (P) và mã CoarseAcquisition (CA). Mỗi một vệ tinh có một mã truyền dẫn nhất định, cho phép máy thu GPS nhận dạng được tín hiệu. Mục đích của các mã tín hiệu này là để tính toán khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu GPS. Tín hiệu GPS chứa ba mẩu thông tin khác nhau : mã giả ngẫu nhiên, dữ liệu thiên văn và dữ liệu lịch. Mã giả ngẫu nhiên đơn giản chỉ là mã định danh (ID) để nhận biết vệ tinh nào đang truyền thông tin. Có thể xem con số này trên trang vệ tinh đơn vị GPS, vì nó nhận diện được vệ tinh nào mà nó đang nhận tín hiệuDữ liệu thiên văn được truyền liên tục qua mỗi vệ tinh, cho máy thu GPS thông tin quan trọng về quỹ đạo của vệ tinh đó và các vệ tinh khác trong hệ thống. Một phần này của tín hiệu cần thiết cho việc xác định vị trí.Dữ liệu lịch được phát đều đặn bởi mỗi vệ tinh, chứa thông tin quan trọng về trạng thái của vệ tinh (lành mạnh hay không), ngày giờ hiện tại. Phần này của tín hiệu là cốt lõi để phát hiện ra vị trí. Hoạt động của hệ thống GPS Hình II.4 Mô hình hoạt động của GPS Vị trí của 1 điểm trên mặt đất, sẽ là tham chiếu so với vị trí của các vệ tinh và trung tâm tín hiệu trung gian mặt đất. Nguyên lý xác định toạ độ của hệ thống GPS và GLONASS dựa trên công thức quãng đường = vận tốc x thời gian. Tính khoảng cách tới vệ tinh.Vào một thời điểm nào đó trong ngày, một vệ tinh bắt đầu truyền một chuỗi dài tín hiệu số, được gọi là mã giả ngẫu nhiên. Cùng lúc, máy thu cũng bắt đầu tạo ra chuỗi mã giống hệt, sau đó một chút mới nhận được chuỗi tín hiệu của vệ tinh. Độ trễ này là khoảng thời gian truyền tín hiệu từ vệ tinh tới máy thu. Nhân thời gian trễ này với vận tốc ánh sáng, máy thu tính ra quãng đường truyền tín hiệu. Đây là khoảng cách giữa máy thu và vệ tinh, với giả thiết tín hiện truyền theo đường thẳng với vận tốc truyền không đổi. Xác định vị trí vệ tinh.Điều này không quá khó, vì mỗi máy thu đều cập nhật và lưu trữ định kỳ một bảng tra cứu (gọi là almanac data) vị trí gần đúng của từng vệ tinh chuyển động trên quỹ đạo vào bất kỳ thời điểm nào. Một số yếu tố như lực hút của mặt trăng, mặt trời làm lệch quỹ đạo của các vệ tinh đôi chút nhưng bộ quốc phòng Mỹ liên tục giám sát vị trí chính xác của các vệ tinh và truyền những hiệu chỉnh đến các máy thu GPS thông qua tín hiệu từ vệ tinh.
Trang 1KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG - -
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI TÌM HIỂU VỀ MỘT SỐ THIẾT BỊ ĐỊNH VỊ SỬ DỤNG GPS
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: ĐỖ VĂN TUẤN SINH VIÊN THỰC HIỆN: NGUYỄN THỊ YẾN LỚP: D6-DTVT2
HÀ NỘI /10/2015
Trang 2
Trang 3
NHẬN XÉT CỦA KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG
Trang 4
về nghề nghiệp sau này cũng như môi trường, tác phong làm việc, các cách ứng xử trongcác mối quan hệ tại cơ quan giúp cho sinh viên hội nhập được với môi trường làm việctại doanh nghiệp tốt hơn sau khi ra trường và đi làm.
Em nhận thấy rằng, quá trình thực tập của em tại Công Ty Cổ Phần Công Nghệ Viview
Việt Nam là một cơ hội tốt giúp em nâng tầm hiểu biết về chuyên ngành và có thêm
những kinh nghiệm thực tế quý báu
Quá trình thực tập, báo cáo thực tập là sự đúc kết những trải nghiệm, những điều em đãthấy, đã tìm hiểu, thu tập và học hỏi được trong quá trình tiếp xúc thực tế tại doanhnghiệp cùng với sự giúp đỡ tận tình của các anh chị tại cơ quan thực tập
Em xin trân thành cảm ơn!
Bài cáo cáo thực tập của em gồm 4 phần:
Phần I: Giới thiệu về công ty cổ phần công nghệ Viview Việt Nam
Phần II: Giới thiệu về hệ thống GPS
Phần III: Tìm hiểu về thiết bị định vị GPS của doanh nghiệp
Phần IV: Kết luận
MỤC LỤC
Trang 5LỜI NÓI ĐẦU 4
DANH MỤC HÌNH ẢNH 6
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 7
PHẦN I: GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY CPCN VIVIEW VIỆT NAM 8
PHẦN II: GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG GPS 12
1. Hệ thống GPS là gì 12
2. Phân loại hệ thống GPS 16
3. Các loại tín hiệu của GPS 17
4. Hoạt động của hệ thống GPS 18
5. Nguồn lỗi tín hiệu của GPS 21
PHẦN III: TÌM HIỂU VỀ MỘT SỐ THIẾT BỊ ĐỊNH VỊ CỦA CÔNG TY 22
III.1 Giới thiệu về đồng hồ trẻ em có sử dụng định vị GPS 22
1.1 Các tính năng của thiết bị 23
1.2 Thông số kỹ thuật của Đồng hồ định vị GPS cho trẻ em GW01 25
1.3 Cách thiết bị cập nhật dữ liệu 26
III.2 Giới thiệu thiết bị định vị Wetrack2 27
2.1 Tính năng của thiết bị 27
2.2 Tổng quan về sản phẩm 28
2.3 Thông số kỹ thuật cơ bản của thiết bị 30
2.4 Nguyên lý hoạt động 31
PHẦN IV KẾT LUẬN 32
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình I.1 Thiết bị định vị cho xe máy, ô tô 10
Trang 6Hình I.2 Thiết bị định vị cầm tay 10 Hình I.3 Đồng hồ định vị GPS cho trẻ em TOROSI có sử dụng GPS 11 Hình I.4 Camera hành trình cảm biến 11 Hình I5 Smart Camera - Clever Dog 11
Trang 7Bảng 4 Thông số kỹ thuật của thiết bị 30
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮTGPS Global Position System
LBS Location Based Service
GTVT Giao Thông Vận Tải
LORAN LOng RAnge Navigation
TACAN TACtical Air Navigation
Trang 8PHẦN I GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY CỔ PHẦN CÔNG NGHỆ
VIVIEW VIỆT NAM
Công ty Cổ phần Công Nghệ Viview Việt Nam được thành lập vào năm 2014 với địnhhướng cung cấp các giải pháp, sản phẩm và dịch vụ liên quan đến lĩnh vực an ninh
Với các sản phẩm trọng tâm là thiết bị định vị, giám sát cho xe máy, ô tô, máy công trình,con người và vật nuôi; Thiết bị giám sát hành trình; Thiết bị hợp chuẩn bộ GTVT; Thiết
bị chống trộm; Mobile DVR; Cảm biến nhiên liệu
Hầu hết sản phẩm được nhập từ các nhà sản xuất có trình độ chuyên môn cao trong vàngoài nước, được kiểm nghiệm kĩ lưỡng bởi đội ngũ nhân viên nhiều kinh nghiệm củaViview Vì vậy các sản phẩm đảm bảo chất lượng và hầu như không có lỗi trong sử dụngvới các phần mềm sử dụng dễ cài đặt và tiện lợi Qua nguồn thông tin từ phía khách hàng
và thị trường, Viview không ngừng cải tiến và đưa ra các sản phẩm và dịch vụ mới đểđảm bảo thỏa mãn tối đa nhu cầu của khách hàng, tạo được cho khách hàng sự yên tâmtuyệt đối khi sử dụng sản phẩm của Viview
Với mục tiêu tăng trưởng thị phần và tạo ra sự lan toả nhận biết đối với thị người tiêudùng, Viview định hướng củng cố vị trí trong lĩnh vực phân phối các thiết bị định vị.Luôn chú trọng tới sự chuyên nghiệp trong phong cách làm việc nhằm tạo ra sự hài lòngcho mọi khách hàng đến với Viview Tiêu chí “Sự hài lòng của khách hàng là trên hết” làmục tiêu xuyên suốt mọi hoạt động của Viview
Mục đích của Viview được thể hiện thông qua hệ thống sứ mệnh, tầm nhìn, và các giá trị
cơ bản Việc hoạch định này mang ý nghĩa chiến lược của công ty
SỨ MỆNH
Đối với thị trường: Cung cấp các sản phẩm – dịch vụ tốt nhất với chi phí thấp nhất;
mang tính độc đáo và sáng tạo cao Bên cạnh giá trị chất lượng vượt trội, trong mỗi sảnphẩm – dịch vụ đều chứa đựng những thông điệp văn hóa, nhằm thỏa mãn tối đa nhu cầuchính đáng của khách hàng
Trang 9Đối với cổ đông và đối tác: Đề cao tinh thần hợp tác cùng phát triển; cam kết trở thành
“Người đồng hành số 1” của các đối tác và cổ đông; luôn gia tăng các giá trị đầu tư hấpdẫn và bền vững
Đối với nhân viên: Xây dựng môi trường làm việc chuyên nghiệp, năng động, sáng tạo
và nhân văn; tạo điều kiện thu nhập cao và cơ hội phát triển công bằng cho tất cả nhânviên
Đối với xã hội: Hài hòa lợi ích doanh nghiệp với lợi ích xã hội; đóng góp tích cực vào
các hoạt động hướng về cộng đồng, thể hiện tinh thần trách nhiệm công dân và niềm tựhào dân tộc
Phòng maketing
Chăm sóc,tiếp nhậnphản hồi
và hỗ tợkháchhàng hàng
Thiếtkế,testsảnphẩmmẫu
Lập báobáothốngkê- báocáo tàichính
Nhậnđơnđặthàng
Quảngcáo,giớithiệusảnphẩm
Lắpđặt,bảodưỡngsảnphẩm
Kiểm
soát
tài
chính
Trang 10MỘT SỐ SẢN PHẨM CỦA CÔNG TY:
Hình I.1 Thiết bị định vị cho xe máy, ô tô
Hình I.2 Thiết bị định vị cầm tay
Trang 11Hình I.3 Đồng hồ định vị GPS cho trẻ
em TOROSI có sử dụng GPS
Hình I.4 Camera hành trình cảm biến
Hình I.5 Smart Camera - Clever Dog
Trang 12PHẦN II GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG GPS
1. Hệ thống GPS là gì?
GPS - Global Positioning System là hệ thống định vị vị trí được sử dụng từ năm
1995, do Mỹ xây dựng Hệ thống này được thiết kế và bảo quản bởi Bộ Quốcphòng Hoa Kỳ, nhưng chính phủ Hoa Kỳ cho phép mọi người trên thế giới sửdụng nó miễn phí, bất kể quốc tịch
Hình II.1 Định vị GPS
Trang 14Hình II.2 Vệ tinh nhân tạo
- Là hệ thống định vị dựa vào vị trí của các vệ tinh nhân tạo Trong cùng một thời điểm, ởmột vị trí trên mặt đất nếu xác định được khoảng cách đến ba vệ tinh (tối thiểu) thì sẽ tínhđược tọa độ của vị trí đó
- Hệ thống vệ tinh GPS 24 vệ tinh tạo nên các phân đoạn không Chúng thường xuyên dichuyển, tạo ra hai quỹ đạo, hoàn thành trong vòng 24 giờ
- Các nước trong Liên minh châu Âu đang xây dựng Hệ thống định vị Galileo, có tínhnăng giống như GPS của Hoa Kỳ, dự tính sẽ bắt đầu hoạt động vào 12-2011 Hiện nay,rất nhiều thiết bị và ứng dụng đã và đang sử dụng hệ thống này Tuy nhiên, chúng ta chỉ
có thể sử dụng GPS của người Mỹ ở 1 mức độ nhất định, đủ để dùng cho mục đích cánhân mà thôi Ngoài ra hệ thống GPS còn cung cấp rất nhiều dịch vụ và thông tin dànhcho các lĩnh vực khoa học, quân sự, hàng không, dự báo thời tiết v.v
- Những vệ tinh GPS được chạy bằng năng lượng mặt trời Chúng có pin dự phòng trên tàu
để chạy trong trường hợp nhật thực, khi không có năng lượng mặt trời
Hệ thống GPS gồm 3 phần:
- Phần không gian
Gồm 24 quả vệ tinh (21 vệ tinh hoạt động và 3 vệ tinh dự trữ) nằm trên các quỹ đạoxoay quanh trái đất Chúng cách mặt đất 12 nghìn dặm Chúng chuyển động ổn định, haivòng quỹ đạo trong khoảng thời gian gần 24 giờ Các vệ tinh này chuyển động với vậntốc 7 nghìn dặm một giờ
Các vệ tinh trên quỹ đạo được bố trí sao cho các máy thu GPS trên mặt đất có thểnhìn thấy tối thiểu 4 vệ tinh vào bất kỳ thời điểm nào
Các vệ tinh được cung cấp bằng năng lượng Mặt Trời Chúng có các nguồn pin dựphòng để duy trì hoạt động khi chạy khuất vào vùng không có ánh sáng Mặt Trời Cáctên lửa nhỏ gắn ở mỗi quả vệ tinh giữ chúng bay đúng quỹ đạo đã định Trên mỗi vệ tinh
có trang bị 4 đồng hồ nguyên tử cesium (là loại đồng hồ cực kỳ chính xác với sai số chỉ
=)
Trang 15Hình II.3 Phần không gian của hệ thống
- Phần kiểm soát
Mục đích trong phần này là hiện thị sự hoạt động của vệ tinh, kiểm soát vệ tinh điđúng theo quỹ đạo của chúng và xử trí các đồng hồ nguyên tử, truyền thông tin cần phổbiến lên các vệ tinh, cập nhật 3 lần/ngày
Có tất cả 5 trạm kiểm soát được đặt rãi rác trên trái đất Bốn trạm kiểm soát hoạtđộng một cách tự động, và một trạm kiểm soát là trung tâm Bốn trạm này nhận tín hiệuliên tục từ những vệ tinh và gữi các thông tin này đến trạm kiểm soát trung tâm Tại trạmkiểm soát trung tâm, nó sẽ sửa lại data cho đúng và kết hợp với hai anten khác để gữi lạithông tin cho các vệ tinh
Trang 17- Phần sử dụng
Phần sử dụng là thiết bị nhận tín hiệu vệ tinh GPS và người sử dụng thiết bị này.Dưới đây là một số thông tin đáng chú ý về các vệ tinh GPS (còn gọi là NAVSTAR,tên gọi chính thức của Bộ Quốc phòng Mỹ cho GPS) :
o Vệ tinh GPS đầu tiên được phóng năm 1978
o Hoàn chỉnh đầy đủ 24 vệ tinh vào năm 1994
o Mỗi vệ tinh được làm để hoạt động tối đa là 10 năm
o Vệ tinh GPS có trọng lượng khoảng 1500 kg và dài khoảng 17 bộ (5 m) với cáctấm năng lượng Mặt Trời mở (có độ rộng 7 m²)
o Công suất phát bằng hoặc dưới 50 watts
2 Phân loại hệ thống GPS
- Có hai hệ thống GPS chính đang được áp dụng trên tất cả smartphone hiện nay, đó là GPS và GlONASS Trong đó A-GPS chính là hệ thống định vị của Mỹ với 24 vệ tinhnhân tạo (Nay đã lên tới 31), còn GLONASS được phát triển bởi Nga với 24 vệ tinh nhântạo Cả hai hệ thống này sẽ giúp cho việc xác định vị trí trở nên chinh xác hơn
A Hệ thống định vị toàn cầu của Mỹ là hệ dẫn đường dựa trên một mạng lưới 24 quả vệtinh (Thực tế chỉ có 21 vệ tinh hoạt động, còn 3 vệ tinh dự phòng) được Bộ Quốc phòngHoa Kỳ đặt trên quỹ đạo không gian Các hệ thống dẫn đường truyền thống hoạt độngdựa trên các trạm phát tín hiệu vô tuyến điện
o LORAN – (LOng RAnge Navigation) : là các hệ thống được biết nhiều nhất hoạtđộng ở dải tần 90-100 kHz chủ yếu dùng cho hàng hải,
Trang 18o TACAN – (TACtical Air Navigation) – dùng cho quân đội Mỹ
o VOR/DME – VHF (Omnidirectional Range/Distance Measuring Equipment) làbiến thể với độ chính xác thấp, dùng cho hàng không dân dụng
- GPS và GLONAS đều được phát triển trước hết cho mục đích quân sự Nên mặc dùchúng có cho dùng dân sự nhưng không hệ nào đưa ra sự đảm bảo tồn tại liên tục và độchính xác Vì thế chúng không thỏa mãn được những yêu cầu an toàn cho dẫn đường dân
sự hàng không và hàng hải, đặc biệt là tại những vùng và tại những thời điểm có hoạtđộng quân sự của những quốc gia sở hữu các hệ thống đó Chỉ có hệ thống dẫn đường vệtinh châu Âu Galileo (đang được xây dựng) ngay từ đầu đã đặt mục tiêu đáp ứng các yêucầu nghiêm ngặt của dẫn đường và định vị dân sự
3. Các loại tín hiệu của GPS
- Các vệ tinh GPS phát hai tín hiệu vô tuyến công suất thấp giải L1 và L2 (Giải L làphầnsóng cực ngắn của phổ điện từ trải rộng từ 0,39 tới 1,55 GHz) GPS dân sự dùng tần
số L1 1575.42 MHz trong giải UHF Tín hiệu truyền trực thị, có nghĩa là chúng sẽ xuyênqua mây,thuỷ tinh và nhựa nhưng sẽ không đi qua hầu hết các vật thể rắn như các tòa nhà
và các ngọn núi L1 chứa hai mã "giả ngẫu nhiên"(pseudo random), đó là mã Protected(P) và mã Coarse/Acquisition (C/A) Mỗi một vệ tinh có một mã truyền dẫn nhất định,cho phép máy thu GPS nhận dạng được tín hiệu Mục đích của các mã tín hiệu này là đểtính toán khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu GPS
Trang 19- Tín hiệu GPS chứa ba mẩu thông tin khác nhau : mã giả ngẫu nhiên, dữ liệu thiên văn
và dữ liệu lịch
o Mã giả ngẫu nhiên đơn giản chỉ là mã định danh (ID) để nhận biết vệ tinh nàođang truyền thông tin Có thể xem con số này trên trang vệ tinh đơn vị GPS, vì nónhận diện được vệ tinh nào mà nó đang nhận tín hiệu
o Dữ liệu thiên văn được truyền liên tục qua mỗi vệ tinh, cho máy thu GPS thôngtin quan trọng về quỹ đạo của vệ tinh đó và các vệ tinh khác trong hệ thống Mộtphần này của tín hiệu cần thiết cho việc xác định vị trí
o Dữ liệu lịch được phát đều đặn bởi mỗi vệ tinh, chứa thông tin quan trọng vềtrạng thái của vệ tinh (lành mạnh hay không), ngày giờ hiện tại Phần này của tínhiệu là cốt lõi để phát hiện ra vị trí
Trang 204 Hoạt động của hệ thống GPS
Hình II.4 Mô hình hoạt động của GPS
- Vị trí của 1 điểm trên mặt đất, sẽ là tham chiếu so với vị trí của các vệ tinh và trung tâmtín hiệu trung gian mặt đất Nguyên lý xác định toạ độ của hệ thống GPS và GLONASSdựa trên công thức quãng đường = vận tốc x thời gian
o Tính khoảng cách tới vệ tinh.
Vào một thời điểm nào đó trong ngày, một vệ tinh bắt đầu truyền một chuỗi dài tínhiệu số, được gọi là mã giả ngẫu nhiên Cùng lúc, máy thu cũng bắt đầu tạo ra chuỗi mãgiống hệt, sau đó một chút mới nhận được chuỗi tín hiệu của vệ tinh Độ trễ này làkhoảng thời gian truyền tín hiệu từ vệ tinh tới máy thu Nhân thời gian trễ này với vận tốc
Trang 21ánh sáng, máy thu tính ra quãng đường truyền tín hiệu Đây là khoảng cách giữa máy thu
và vệ tinh, với giả thiết tín hiện truyền theo đường thẳng với vận tốc truyền không đổi
Trang 22o Xác định vị trí vệ tinh.
Điều này không quá khó, vì mỗi máy thu đều cập nhật và lưu trữ định kỳ một bảngtra cứu (gọi là almanac data) vị trí gần đúng của từng vệ tinh chuyển động trên quỹ đạovào bất kỳ thời điểm nào Một số yếu tố như lực hút của mặt trăng, mặt trời làm lệch quỹđạo của các vệ tinh đôi chút nhưng bộ quốc phòng Mỹ liên tục giám sát vị trí chính xáccủa các vệ tinh và truyền những hiệu chỉnh đến các máy thu GPS thông qua tín hiệu từ vệtinh
Hình II.5 Một số loại sai số cơ bản
- Các vệ tinh GPS bay vòng quanh Trái Đất hai lần trong một ngày theo một quỹđạo rất chính xác và phát tín hiệu có thông tin xuống Trái Đất Đó là tín hiệu radiotần số cao, công suất cực thấp Sóng radio chuyển động với tốc độ đều, tươngđương tốc độ của ánh sáng, khoảng 300.000 km/giây trong chân không
- Các máy thu GPS nhận thông tin này và bằng phép tính lượng giác tính đượcchính xác vị trí của người dùng Về bản chất máy thu GPS so sánh thời gian tínhiệu được phát đi từ vệ tinh với thời gian nhận được chúng Sai lệch về thời giancho biết máy thu GPS ở cách vệ tinh bao xa Rồi với nhiều quãng cách đo được tới
Trang 23nhiều vệ tinh máy thu có thể tính được vị trí của người dùng và hiển thị lên bản đồđiện tử của máy.
- Máy thu phải nhận được tín hiệu của ít nhất ba vệ tinh để tính ra vị trí hai chiều(kinh độ và vĩ độ) và để theo dõi được chuyển động Khi nhận được tín hiệu của ítnhất 4 vệ tinh thì máy thu có thể tính được vị trí ba chiều (kinh độ, vĩ độ và độcao) Một khi vị trí người dùng đã tính được thì máy thu GPS có thể tính các thôngtin khác, như tốc độ, hướng chuyển động, bám sát di chuyển, khoảng hành trình,quãng cách tới điểm đến, thời gian Mặt Trời mọc, lặn và nhiều thứ khác nữa
- Để đo chính xác, cần phải chắc chắn là đồng hồ trên vệ tinh và trong máy thu phảiđồng bộ với nhau, chỉ cần chênh nhau 1 phần triệu giây là đã dẫn đến sai sốkhoảng 300 m Với độ chính xác như vậy, chỉ có thể là đồng hồ nguyên tử Nhưngđồng hồ nguyên tử có giá quá cao, tới hàng chục ngàn đô la Mỹ, nên chỉ có thểtrang bị cho các vệ tinh Với máy thu, người ta buộc phải chọn phương án giá rẻ,dùng đồng hồ quartz thông thường Các đồng hồ quartz này được hiệu chỉnh liêntục dựa vào tín hiệu nhận được từ các vệ tinh để đồng bộ thời gian chính xác theođồng hồ nguyên tử trên vệ tinh Nhờ đó mà bốn mặt cầu giao nhau tại một điểm.Vậy là chúng ta đã biết cách mà một máy thu GPS tính toán vị trí của nó trên mặt đất dựatrên thông tin nhận được từ 4 vệ tinh địa tĩnh Qua quá trình thu nhận tín hiệu và xử lýthông tin, máy thu cho chúng ta biết vĩ độ, kinh độ và cao độ của vị trí hiện thời Trênsmartphone, những thông tin này được thể hiện thành điểm trên bản đồ