Hôm nay chúng ta sẽ nói về GPS là gì, cách thức hoạt động của hệ thống này. Chúng ta hãy chú ý đến sự phát triển của công nghệ này, các tính năng chức năng của nó. Chúng tôi cũng sẽ thảo luận về vai trò của bản đồ tương tác trong hệ thống.
Lịch sử của GPS
Lịch sử của sự xuất hiện của hệ thống định vị toàn cầu, hay xác định tọa độ, bắt đầu ở Hoa Kỳ từ những năm 50 xa xôi khi vệ tinh đầu tiên của Liên Xô được phóng lên vũ trụ. Một nhóm các nhà khoa học Mỹ theo dõi vụ phóng nhận thấy rằng khi vệ tinh di chuyển ra xa, nó thay đổi đồng đều tần số tín hiệu. Sau khi phân tích sâu dữ liệu, họ đi đến kết luận rằng với sự trợ giúp của vệ tinh, chi tiết hơn, vị trí của nó và tín hiệu phát ra, có thể xác định chính xác vị trí và tốc độ của một người trên trái đất. ngược lại, tốc độ và vị trí của vệ tinh trên quỹ đạo khi xác định chính xác tọa độ của người đó. Vào cuối những năm 70, Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ đã đưa ra hệ thống GPS cho các mục đích riêng của họ, và một vài năm sau đó, hệ thống này được sử dụng cho mục đích dân sự. Làm thế nào để hệ thống GPS hoạt động bây giờ? Chính xác như nó đã hoạt động vào thời điểm đó, theo các nguyên tắc và nền tảng tương tự.
Mạng vệ tinh
Hơn hai mươi bốn vệ tinh trên quỹ đạo Trái đất đang truyền tín hiệu vô tuyến. Số lượng vệ tinh khác nhau, nhưng luôn có số lượng phù hợp trên quỹ đạo để đảm bảo hoạt động trơn tru, cộng với một số trong số chúng được dự trữ để nếu chiếc đầu tiên bị hỏng, chúng sẽ đảm nhiệm chức năng của chúng. Vì tuổi thọ của mỗi chiếc khoảng 10 năm nên các phiên bản nâng cấp mới đang được tung ra. Các vệ tinh quay theo sáu quỹ đạo quanh Trái đất ở độ cao dưới 20 nghìn km, nó tạo thành một mạng lưới liên kết với nhau, được điều khiển bởi các trạm GPS. Sau này nằm trên các hòn đảo nhiệt đới và được kết nối với trung tâm điều phối chính ở Hoa Kỳ.
Định vị GPS hoạt động như thế nào?
Nhờ mạng lưới này, bạn có thể tìm ra vị trí bằng cách tính toán độ trễ của tín hiệu từ vệ tinh và sử dụng thông tin này để xác định tọa độ. Làm thế nào để hệ thống GPS hoạt động bây giờ? Giống như bất kỳ mạng điều hướng nào trong không gian, nó hoàn toàn miễn phí. Máy hoạt động với hiệu quả cao trong mọi điều kiện thời tiết và bất kỳ thời điểm nào trong ngày. Mua duy nhất bạn nên có là bộ định vị GPS hoặc một thiết bị hỗ trợ các tính năng GPS. Trên thực tế, nguyên tắc hoạt động của hoa tiêu dựa trên sơ đồ điều hướng đơn giản đã được sử dụng từ lâu: nếu bạn biết chính xác vị trí đặt đối tượng đánh dấu, phù hợp nhất với vai trò của một điểm mốc và khoảng cách từ nó đến bạn, hãy vẽ một vòng tròn trên đó đánh dấu điểm của bạn bằng một dấu chấm.địa điểm. Nếu bán kính của hình tròn lớn thì thay bằng đường thẳng. Vẽ một số dải như vậy từ vị trí có thể của bạn về phía các điểm đánh dấu, điểm giao nhau của các đường sẽ cho biết tọa độ của bạn trên bản đồ. Các vệ tinh trên trong trường hợp này chỉ đóng vai trò của các vật thể đánh dấu này với khoảng cách khoảng 18 nghìn km tính từ vị trí của bạn. Mặc dù chúng quay quanh với tốc độ lớn, nhưng vị trí của chúng vẫn được theo dõi liên tục. Mỗi người điều hướng có một máy thu GPS, được lập trình theo tần số mong muốn và tương tác trực tiếp với vệ tinh. Mỗi tín hiệu vô tuyến chứa một lượng thông tin được mã hóa nhất định, bao gồm các tuyên bố về tình trạng kỹ thuật của vệ tinh, vị trí của nó trên quỹ đạo Trái đất và múi giờ (thời gian chính xác). Nhân tiện, thông tin về thời gian chính xác là điều cần thiết nhất để thu thập dữ liệu về tọa độ của bạn: việc tính toán liên tục khoảng thời gian giữa tín hiệu vô tuyến trở lại và nhận được nhân với tốc độ của chính sóng vô tuyến và bằng tính toán ngắn hạn, khoảng cách giữa thiết bị định vị của bạn và vệ tinh trên quỹ đạo được tính.
Sự cố đồng bộ hóa
Dựa trên nguyên tắc điều hướng này, có thể giả định rằng để xác định chính xác tọa độ của bạn, bạn có thể chỉ cần hai vệ tinh, dựa trên tín hiệu của chúng sẽ dễ dàng tìm thấy điểm giao nhau, và cuối cùng - nơi bạn đang ở. Nhưng, thật không may, các lý do kỹ thuật đòi hỏi phải sử dụng một vệ tinh khác làm điểm đánh dấu. Trang Chủvấn đề nằm ở đồng hồ của máy thu GPS, không cho phép đồng bộ đầy đủ với các vệ tinh. Lý do cho điều này là sự khác biệt trong hiển thị thời gian (trên bộ điều hướng của bạn và trong không gian). Các vệ tinh có đồng hồ nguyên tử chất lượng cao đắt tiền, cho phép chúng theo dõi thời gian với độ chính xác cực cao, trong khi các máy thu thông thường không thể sử dụng các máy đo thời gian như vậy, vì kích thước, chi phí và độ phức tạp của hoạt động sẽ không cho phép chúng được sử dụng ở mọi nơi. Ngay cả một sai số nhỏ 0,001 giây cũng có thể thay đổi tọa độ hơn 200 km!
Điểm đánh dấu thứ ba
Vì vậy, các nhà phát triển quyết định loại bỏ công nghệ thông thường của đồng hồ thạch anh trong bộ định vị GPS và đi theo một con đường khác, chính xác hơn - sử dụng ba đường tương ứng, cùng số lượng đường cho giao lộ tiếp theo thay vì hai mốc vệ tinh. Giải pháp cho vấn đề dựa trên một cách đơn giản khéo léo: khi tất cả các đường từ ba điểm đánh dấu được chỉ định giao nhau, ngay cả khi có thể không chính xác, một khu vực được tạo ra dưới dạng một hình tam giác, tâm của nó được lấy làm chính giữa - vị trí của bạn. Nó cũng cho phép bạn phát hiện sự khác biệt về thời gian giữa bộ thu và cả ba vệ tinh (mà sự khác biệt sẽ giống nhau), cho phép bạn sửa giao điểm của các đường chính xác ở trung tâm, nói cách khác - điều này xác định Tọa độ GPS.
Tần đơn
Cũng cần lưu ý rằng tất cả các vệ tinh đều gửi thông tin đến thiết bị của bạn trên cùng một tần số, và điều này khá bất thường. Làm saoBộ định vị GPS có hoạt động không và làm thế nào nó nhận biết được tất cả thông tin một cách chính xác nếu tất cả các vệ tinh liên tục và đồng thời gửi thông tin đến nó? Mọi thứ đều khá đơn giản. Để xác định chính chúng, các máy phát trên vệ tinh cũng gửi thông tin chuẩn trong tín hiệu vô tuyến, trong đó có một mã được mã hóa. Nó báo cáo các đặc điểm tối đa của vệ tinh và được nhập vào cơ sở dữ liệu của thiết bị của bạn, sau đó cho phép bạn kiểm tra dữ liệu từ vệ tinh với cơ sở dữ liệu của bộ điều hướng. Ngay cả với một số lượng lớn các vệ tinh trong phạm vi, chúng có thể được xác định rất nhanh chóng và dễ dàng. Tất cả điều này đơn giản hóa toàn bộ sơ đồ và cho phép sử dụng các ăng-ten thu nhỏ hơn và yếu hơn trong bộ định vị GPS, giúp giảm chi phí và giảm thiết kế và kích thước của thiết bị.
bản đồ GPS
Bản đồ GPS được tải xuống thiết bị của bạn một cách riêng biệt, do chính bạn ảnh hưởng đến việc lựa chọn khu vực bạn muốn di chuyển. Hệ thống chỉ thiết lập tọa độ của bạn trên hành tinh và chức năng của bản đồ là tạo lại trên màn hình một phiên bản đồ họa mà tọa độ được áp dụng, cho phép bạn điều hướng địa hình. GPS hoạt động như thế nào trong trường hợp này? Miễn phí, nó vẫn tiếp tục ở trạng thái này, thẻ ở một số cửa hàng trực tuyến (và không chỉ) vẫn được thanh toán. Thông thường, các ứng dụng riêng biệt để làm việc với bản đồ được tạo cho thiết bị có bộ định vị GPS: cả trả phí và miễn phí. Sự đa dạng của các bản đồ sẽ làm bạn ngạc nhiên và cho phép bạn thiết lập con đường từ điểm A đến điểm B một cách thông tin nhất có thể và với tất cả các tiện nghi: điểm tham quan bạn sẽ đi qua, con đường ngắn nhấtđến đích, trợ lý giọng nói chỉ hướng và những thứ khác.
Thiết bị GPS bổ sung
GPS được sử dụng nhiều hơn là chỉ cho bạn đi đúng hướng. Nó cho phép bạn theo dõi một đối tượng, có thể chứa cái gọi là đèn hiệu hoặc bộ theo dõi GPS. Nó bao gồm bản thân bộ thu tín hiệu và bộ phát dựa trên gsm, 3gp hoặc các giao thức truyền thông khác để truyền thông tin về vị trí của một đối tượng đến các trung tâm dịch vụ thực hiện điều khiển. Chúng được sử dụng trong nhiều ngành: an ninh, y tế, bảo hiểm, vận tải và nhiều ngành khác. Ngoài ra còn có các trình theo dõi ô tô kết nối riêng với ô tô.
Du lịch không vướng bận
Với mỗi ngày trôi qua, các giá trị của bản đồ và la bàn vĩnh viễn ngày càng lùi xa vào dĩ vãng. Công nghệ hiện đại cho phép một người mở đường cho cuộc hành trình của mình mà không mất nhiều thời gian, công sức và tiền bạc, đồng thời ngắm nhìn những địa điểm thú vị và hấp dẫn nhất. Điều tưởng tượng cách đây một thế kỷ đã trở thành hiện thực ngày nay và hầu như ai cũng có thể tận dụng nó: từ quân đội, thủy thủ và phi công máy bay đến khách du lịch và giao thông viên. Giờ đây, việc sử dụng các hệ thống này cho các ngành thương mại, giải trí, quảng cáo đang ngày càng trở nên phổ biến, nơi mà mọi doanh nhân đều có thể chỉ mình trên bản đồ toàn cầu của thế giới và sẽ không khó để tìm thấy anh ta. Chúng tôi hy vọng rằng bài viết này đã giúp ích cho tất cả những ai quan tâm đến GPS - nó hoạt động như thế nào, tọa độ được xác định trên cơ sở nào,điểm mạnh và điểm yếu của nó.
