CHƢƠNG 2 : HỆ ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU
2.2. Các thành phần của một hệ thống GPS:
Hệ thống định vị toàn cầu bao gồm 3 thành phần: Space segment, Control segment, User segment:
2.2.1. Space segment:
Gồm 24 vệ tinh quay xung quanh trái đất hai lần trong ngày trong quỹ đạo rất chính xác. Space segment bảo đảm cho bất kỳ vị trí nào trên trái đất đều có thể quan sát được 4 vệ tinh ở góc trên 15o
(nếu góc ở ngưỡng 10o thì có thể quan sát được 10 vệ tinh và ở ngưỡng 5o
vệ tinh). Các vệ tinh bay với vận tốc 11.200 km/h và khoảng thời gian để vệ tinh bay xung quanh trái đất là 12h. Các vệ tinh được cung cấp năng lượng bởi nguồn năng lượng mặt trời, và nếu như nguồn năng lượng mặt trời yếu đi (như bị che khuất,...) thì chũng sẽ được hỗ trợ để vẫn tiếp tục hoạt động bởi nguồn năng lượng dự trữ trên tàu. Quãng thời gian tồn tại của chúng vào khoảng 10 năm và chi phí cho mỗi lần thay thế lên tới hàng tỷ đô la Mỹ. Nhiệm vụ chủ yếu của các vệ tinh là:
- Ghi nhận và lưu trữ các thông tin được truyền đi từ Control segment - Xử lý dữ liệu có chọn lọc trên vệ tinh
- Duy trì chính xác cao của thời gian bằng các đồng hồ nguyên tử - Chuyển tiếp thông tin đến người sử dụng
- Thay đổi quỹ đạo bay của vệ tinh theo sự điều khiển từ mặt đất Các lực có ảnh hưởng lớn đến sự chuyển động của các vệ tinh như:
- Lực hút của trái đất
- Sức hút của mặt trăng, mặt trời và các hành tinh khác - Sức ép từ sự bức xạ của mặt trời
- Sự thay đổi về trường hấp dẫn của trái đất phát sinh từ hình thể rắn của trái đất và thuỷ triều biển.
Control segment là các trạm điều khiển vệ tinh từ mặt đất, bao gồm một trạm điều khiển chính, 5 trạm thu số liệu và 3 trạm truyền số liệu:
- Trạm điều khiển chính: trạm này được 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 thế các vệ tinh ngừng hoạt động bằng các vệ tinh dự phòng.
- Năm trạm thu số liệu: các trạm này được đặt tại Hawai, Colorade Springs, Ascension (Nam Đại Tây Dương), Diago Garia (Ấn Độ Dương), Kwayalein (Nam Thái Bình Dương) có nhiệm vụ theo dõi các tín hiệu vệ tinh để kiểm soát và dự đoán các 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 về trạm điều khiển chính.
- Ba trạm truyền số liệu: đặt tại Ascension, Diago Garia, Kwaylein có khả năng truyền 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.
2.2.3. User Segment:
Phần này bao gồm những máy thu tín hiệu GPS có anten riêng (thiết bị định vị), các thiết bị tự ghi (bộ ghi số liệu), máy tính cài đặt phần mềm xử lý số liệu.
- Thiết bị định thực hiện tính toán đơn vị với tần suất mỗi giây một vị trí và cho độ chính xác trong khoảng 5m. Khi ta di chuyển hay đứng tại chỗ, thiết bị định vị nhận tín hiệu từ vệ tinh rồi tính toán định vị. Kết quả tính được là toạ độ hiển thị trên màn hình bộ ghi số liệu của thiết bị cầm tay.
- Bộ ghi số liệu của thiết bị cầm tay có khả năng thu thập số liệu, ghi lại vị trí hay gắn thông tin thuộc tính với vị trí được xác định.
- Máy tính cài đặt phần mềm xử lý số liệu: phần mềm này thực hiện chức năng của hệ GIS tiếp nhận thông tin từ bộ ghi số liệu để lưu trữ xử lý và biên tập, gắn kết các dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính khác theo yêu cầu.