Hệ thống định vị toàn cầu GPS do Hoa Kỳ sở hữu, cung cấp cho dùng các dịch vụ định vị, điều hướng và thời gian (PNT). Hệ thống này bao gồm ba phân đoạn: phân đoạn không gian, phân đoạn điều khiển và phân đoạn người dùng. Hãy cùng tracdiabando tìm hiểu chi tiết hơn về 3 phân đoạn này qua bài viết dưới đây.
Nội dung chính
1. “Phân đoạn không gian” của Hệ thống định vị toàn cầu GPS
Hoa Kỳ cam kết duy trì tính khả dụng của ít nhất 24 vệ tinh GPS đang hoạt động với 95% thời gian. Để đảm bảo cam kết này, Bộ quốc phòng Hoa Kỳ đã phóng 31 vệ tinh GPS hoạt động trong không gian trong hơn một thập kỷ qua.
Vệ tinh GPS bay trong quỹ đạo Trái đất (MEO) ở độ cao trung bình xấp xỉ 20.200 km (12.550 dặm). Mỗi vệ tinh quay quanh Trái đất với chu kỳ 2 lần/ngày. Các vệ tinh trong hệ thống định vị toàn cầu GPS được sắp xếp thành 6 mặt phẳng quỹ đạo cách đều nhau bao quanh Trái đất. Mỗi mặt phẳng chứa bốn “khe” được chiếm giữ bởi các vệ tinh cơ sở. Sự sắp xếp 24 khe này đảm bảo người dùng có thể xem ít nhất 4 vệ tinh từ hầu hết mọi điểm trên hành tinh.
Bộ quốc phòng Hoa Kỳ thường bay hơn 24 vệ tinh GPS để duy trì vùng phủ sóng bất cứ khi nào các vệ tinh cơ bản được bảo dưỡng hoặc ngừng hoạt động. Các vệ tinh bổ sung có thể tăng hiệu suất GPS nhưng không được coi là một phần của Hệ thống định vị toàn cầu GPS cốt lõi.
Vào tháng 6 năm 2011, Bộ quốc phòng Hoa Kỳ đã hoàn thành thành công việc mở rộng hệ thống định vị toàn cầu GPS được gọi là cấu hình “24 có thể mở rộng”. 3 trong số 24 vị trí đã được mở rộng và 6 vệ tinh đã được định vị lại, để 3 trong số các vệ tinh bổ sung trở thành một phần của đường cơ sở của hệ thống GPS. Do đó, GPS hiện hoạt động hiệu quả dưới dạng 27 vệ tinh với vùng phủ sóng được cải thiện ở hầu hết các nơi trên thế giới.
2. “Phân đoạn điều khiển” của Hệ thống định vị toàn cầu GPS
Phân đoạn điều khiển của Hệ thống định vị toàn cầu GPS bao gồm một mạng toàn cầu gồm các trạm cơ sở mặt đất theo dõi các vệ tinh GPS, theo dõi quá trình truyền của chúng, thực hiện phân tích, gửi các lệnh và dữ liệu đến vệ tinh.
Phân đoạn điều khiển của Hệ thống định vị toàn cầu GPS hiện tại bao gồm:
- 1 trạm điều khiển chính.
- 1 trạm điều khiển chính thay thế.
- 11 ăng-ten chỉ huy và điều khiển.
- 16 vị trí giám sát.
Các phân đoạn này được phân bố rộng khắp trên thế giới, thể hiện cụ thể qua hình dưới đây:
Vệ tinh GPS mang lại hiệu suất cao và nhất quán nhờ nỗ lực của những người vận hành nó, đó là Phi đội Hoạt động Không gian số 2 của Lực lượng Không quân Hoa Kỳ (2SOPS) và Phi đội Hoạt động Không gian số 19 của Lực lượng Dự bị Không quân (19SOPS) tại Căn cứ Lực lượng Không gian Schriever, Colorado.
Chức năng 3 yếu tố của phân đoạn điều khiển bao gồm:
– Trạm giám sát:
- Theo dõi các vệ tinh GPS khi chúng bay qua đầu.
- Thu thập tín hiệu điều hướng, phép đo phạm vi/sóng mang và dữ liệu khí quyển.
- Đưa các quan sát đến trạm điều khiển chính.
- Sử dụng máy thu GPS tinh vi.
- Cung cấp phạm vi phủ sóng toàn cầu thông qua 16 địa điểm: 6 từ Lực lượng Không quân cộng với 10 từ NGA.
– Trạm điều khiển chính:
- Cung cấp lệnh và kiểm soát vệ tinh GPS.
- Sử dụng dữ liệu trạm giám sát toàn cầu để tính toán vị trí chính xác của các vệ tinh.
- Tạo thông báo điều hướng để tải lên vệ tinh.
- Giám sát các chương trình phát sóng vệ tinh và tính toàn vẹn của hệ thống để đảm bảo độ chính xác của vệ tinh.
- Thực hiện bảo trì vệ tinh và giải quyết bất thường, bao gồm định vị lại vệ tinh để duy trì vệ tinh tối ưu.
- Hiện đang sử dụng các hệ thống riêng biệt (AEP & LADO) để điều khiển các vệ tinh đang hoạt động và không hoạt động.
- Được hỗ trợ bởi một trạm điều khiển chính thay thế hoạt động đầy đủ.
– Anten mặt đất:
- Gửi lệnh, tải lên dữ liệu điều hướng và tải chương trình bộ xử lý tới vệ tinh.
- Thu thập từ xa.
- Giao tiếp qua băng tần S và thực hiện phạm vi băng tần S để cung cấp độ phân giải bất thường và hỗ trợ quỹ đạo sớm.
- Bao gồm 4 ăng-ten mặt đất GPS chuyên dụng cộng với 7 trạm theo dõi từ xa của Mạng điều khiển vệ tinh không quân (AFSCN).
3. “Phân đoạn người dùng” của Hệ thống định vị toàn cầu GPS
Tương tự như Internet, Hệ thống định vị toàn cầu GPS là một yếu tố thiết yếu của cơ sở hạ tầng thông tin toàn cầu. Với bản chất miễn phí, mở và đáng tin cậy của GPS đã dẫn đến sự phát triển của hàng trăm ứng dụng sử dụng GPS, ảnh hưởng đến mọi khía cạnh của cuộc sống hiện đại. Công nghệ GPS hiện có trong mọi thứ, từ điện thoại di động và đồng hồ đeo tay cho đến máy ủi, container vận chuyển và máy ATM…
GPS tăng năng suất trên nhiều lĩnh vực của nền kinh tế, bao gồm nông nghiệp, xây dựng, khai thác mỏ, khảo sát, giao hàng trọn gói và quản lý chuỗi cung ứng hậu cần. Các mạng truyền thông chính, hệ thống ngân hàng, thị trường tài chính và lưới điện phụ thuộc rất nhiều vào GPS để đồng bộ hóa thời gian chính xác. Một số dịch vụ không dây không thể hoạt động nếu không có nó. Xem thêm: Ứng dụng công nghệ GPS trong kinh tế, xã hội & quân sự như thế nào? >>>
GPS cứu mạng người bằng cách ngăn ngừa tai nạn giao thông, hỗ trợ các nỗ lực tìm kiếm và cứu nạn, đồng thời đẩy nhanh việc cung cấp các dịch vụ khẩn cấp và cứu trợ thiên tai. GPS rất quan trọng đối với Hệ thống Vận tải Hàng không Thế hệ Tiếp theo (NextGen) sẽ nâng cao độ an toàn của chuyến bay đồng thời tăng dung lượng vùng trời. GPS cũng thúc đẩy các mục tiêu khoa học như dự báo thời tiết, giám sát động đất và bảo vệ môi trường.
Cuối cùng, Hệ thống định vị toàn cầu GPS vẫn rất quan trọng đối với an ninh quốc gia của Hoa Kỳ và các ứng dụng của nó được tích hợp vào hầu như mọi khía cạnh của các hoạt động quân sự của Hoa Kỳ. Gần như tất cả các tài sản quân sự mới – từ phương tiện đến đạn dược – đều được trang bị GPS.
Nguồn tham khảo: gps.gov
>>> Xem thêm: Tất Cả Mọi Thứ Cần Biết Về Tần Số GPS (L1, L2 Và L5)
