III. GLIDEPATH
2. HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GPS
2.2. GPS hoạt động như thế nào?
- GPS hoạt động thông qua một kỹ thuật có tên trilateration. Sau khi thu thập tín hiệu từ các vệ tinh, trilateration sẽ tính toán vị trí, vận tốc và độ cao sau đó đồng bộ chúng để đưa ra vị trí chính xác nhất.
- Các vệ tinh quay quanh Trái Đất gửi tín hiệu có thể đọc và giải mã được tới các thiết bị, nằm trên hoặc gần bề mặt Trái Đất. Để tính toán vị trí, thiết bị GPS phải nhận được tín hiệu từ ít nhất 4 vệ tinh.
-Mỗi vệ tinh trong mạng lưới quay quanh Trái Đất ít nhất hai lần/1 ngày và mỗi vệ tinh sẽ chỉ gửi một tín hiệu, thông số quỹ đạo và thời gian, duy nhất
tới thiết bị. Tại một thời điểm bất kỳ, một thiết bị có thể đọc tín hiệu từ 6 vệ tinh trở lên.
- Một vệ tinh sẽ phát ra sóng để thiết bị nhận và tính toán khoảng cách từ thiết bị đến vệ tinh đó. Vì chỉ có thông số về khoảng cách nên nếu chỉ dùng một vệ tinh, không thể xác định được vị trí của thiết bị trên bề mặt Trái Đất.
- Khi một vệ tinh gửi tín hiệu, nó sẽ tạo ra một vòng tròn có bán kính bằng khoảng cách từ thiết bị tới vệ tinh. Khi thêm một vệ tinh thứ hai, một vòng tròn mới sẽ được tạo ra và vị trí của thiết bị sẽ được thu hẹp lại, nằm ở một trong hai điểm giao nhau của hai vòng tròn.
- Với sự tham gia của một vệ tinh thứ 3, vị trí của thiết bị sẽ được xác định chính xác. Nó nằm ở giao điểm của 3 vòng tròn.
- Giả sử máy thu GPS ở cách vệ tinh A 20 km; Nếu biết thêm khoảng cách tới vệ tinh B 30 km, giao tuyến của hai mặt cầu này là một đường tròn V Nếu biết thêm một khoảng cách nữa đến vệ tinh C, sẽ có thêm một mặt cầu, mặt cầu này giao với đường tròn V tại hai điểm. Trái đất chính là mặt cầu thứ tư, một trong hai giao điểm sẽ nằm trên mặt đất, điểm thứ hai nằm lơ lửng đâu đó trong không gian và dễ dàng bị loại.
- Thu được ba vệ tinh (tối thiểu) thì sẽ tính được tọa độ 2 chiều (bao gồm kinh độ và vĩ độ). Nếu là 4 vệ tinh sẽ tính được vị trí ba chiều (bao gồm kinh độ, vĩ độ, và độ cao) ngoài ra nó còn tính được các thông số khác như tốc độ, hướng chuyển động,…
Khi thiết bị di chuyển ví dụ như máy bay cất cánh, chúng ta lái xe, chạy bộ hay đi xe đạp, khoảng cách giữa thiết bị và vệ tinh sẽ thay đổi. Điều này dẫn tới việc bán kính hình cầu thay đổi và vệ tinh sẽ tạo ra một hình cầu mới giúp xác định vị trí mới của thiết bị. Chúng ta có thể sử dụng dữ liệu ấy, kết hợp với thời gian từ vệ tinh để xác định vận tốc, tính khoảng cách tới đích và thời gian đến ước tính.