Chuyển tới nội dung

Nguyên Lý Hoạt Động Của Hệ Thống Định Vị Vệ Tinh Toàn Cầu GNSS Là Gì?

    Hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu (thường được gọi tắt là GNSS) được sử dụng phổ biến trong đời sống hiện nay. Vậy bạn có biết hệ thống này bao gồm các thành phần nào? Nguyên lý hoạt động của hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu GNSS là gì? Hãy cùng tìm lời giải đáp trong bài viết dưới đây!

    Nguyên Lý Hoạt Động Của Hệ Thống Định Vị Vệ Tinh Toàn Cầu GNSS Là Gì?

    Tìm hiểu về Hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu GNSS

    – Hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu GNSS là gì?

    Hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu (Global Navigation Satellite System) được viết tắt là GNNS. Hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu GNSS là một tập hợp bao gồm tất cả các vệ tinh nhân tạo di chuyển liên tục trên quỹ đạo bên ngoài Trái Đất. Hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu có vai trò giúp xác định vị trí của các đối tượng trên mặt đất và định vị chính xác theo tọa độ.

    Hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu GNSS bao gồm nhiều hệ thống định vị vệ tinh của nhiều quốc gia trên thế giới, chẳng hạn như: GPS (Mỹ), GLONASS (Nga), Galileo (Liên minh Châu Âu), BeiDou (Trung Quốc),… cùng nhiều hệ thống định vị vệ tinh khác.

    Nguyên Lý Hoạt Động Của Hệ Thống Định Vị Vệ Tinh Toàn Cầu GNSS Là Gì?

    Hình 1. Hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu (GNSS) được ra mắt lần đầu tiên vào năm 1995.

    GNSS sử dụng hơn 100 vệ tinh khác nhau với đầy đủ chức năng. Hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu GNSS mang lại nhiều ứng dụng trong đời sống với các lợi thế như:

    • Không có kết nối internet vẫn có thể hoạt động bình thường (tuy nhiên kết nối internet sẵn có sẽ giúp cải thiện hiệu quả của hệ thống).
    • Xác định vị trí nhất định hoặc vị trí đối tượng một cách chính xác.
    • Không bị ảnh hưởng bởi điều kiện thời tiết xấu, bất kể điều kiện vật lý của môi trường như nhiệt độ, áp suất, độ ẩm,…

    Bên cạnh các ưu điểm, GNSS cũng có một số nhược điểm nhất định. Một trong những nhược điểm lớn nhất của hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu GNSS chính là khả năng định vị ở khu vực không có sóng hoặc sóng yếu đôi khi dẫn đến thiếu chính xác và thông tin sai lệch.

    Hiện nay, GNSS được tích hợp vào nhiều mặt của đời sống kinh tế – xã hội, từ những thiết bị quen thuộc như điện thoại di động, máy tính, đồng hồ thông minh… đến các thiết bị phức tạp hơn như thiết bị theo dõi, điều hướng phương tiện giao thông; thiết bị khảo sát trắc địa, thủy đạc…

    – Các thành phần của hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu GNSS

    Thông thường, một hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu GNSS hoạt động với ba thành phần chính, đó là: Phần không gian (mạng lưới vệ tinh), phần điều khiển (các trạm mặt đất) và người dùng (đối tượng sử dụng máy thu tín hiệu vệ tinh).

    Nguyên Lý Hoạt Động Của Hệ Thống Định Vị Vệ Tinh Toàn Cầu GNSS Là Gì?

    Hình 2. Hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu bao gồm ba thành phần chính.

    • Phần không gian (mạng lưới vệ tinh):

    Mạng lưới vệ tinh của hệ thống định vị toàn cầu xoay quanh Trái Đất. Các vệ tinh nhận tín hiệu được phát từ các trạm mặt đất và truyền lại mặt đất sau khi xử lý. Các vệ tinh được chia ra làm 2 loại là: vệ tinh sẵn có và vệ tinh khẩn cấp. Những vệ tinh khẩn cấp được sử dụng trong các trường hợp xảy ra sự cố, hỏng hóc bất kỳ vệ tinh sẵn có nào, trung bình mỗi vệ tinh có tuổi thọ khoảng 10 năm.

    • Phần điều khiển (các trạm mặt đất):

    Các trạm mặt đất có nhiệm vụ giám sát vị trí và tình trạng của các vệ tinh trong không gian do các vệ tinh có xu hướng di chuyển theo đường tròn cố định, dễ bị hao mòn. Bên cạnh đó, các trạm mặt đất còn có chức năng phân tích, xử lý dữ liệu thu được từ vệ tinh. Hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu GNSS phát hiện vị trí của đối tượng hoặc địa điểm chủ yếu phụ thuộc vào vị trí của vệ tinh, do đó các thông tin về vị trí, khoảng cách,…đều cần phải xử lý bởi các trạm mặt đất trong mọi thời điểm.

    • Người dùng (đối tượng sử dụng máy thu tín hiệu vệ tinh):

    Các thiết bị thu liên tục nhận tín hiệu từ vệ tinh và giúp tính toán khoảng cách giữa thiết bị và vệ tinh và sử dụng các dữ liệu thu thập được. Trong đời sống hàng ngày, các thiết bị thu tín hiệu GNSS có thể là điện thoại di động, đồng hồ thông minh,…

    Nguyên lý hoạt động của Hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu GNSS

    – Nguyên lý cơ bản của Hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu GNSS:

    Hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu GNSS hoạt động dựa trên nguyên lý cơ bản là sự trao đổi sóng vô tuyến giữa ba thành phần là trạm mặt đất, vệ tinh và máy thu.

    Việc truyền và nhận dữ liệu này dựa trên cơ chế Trilateration. Cơ chế này được hiểu đơn giản rằng, để ước tính được vị trí chính xác thì nó phải nằm trong phạm vi của ít nhất bốn vệ tinh, số lượng vệ tinh truyền và nhận dữ liệu tỷ lệ thuận với độ chính xác của thông tin do GPS xử lý. Điều này có nghĩa là nếu bạn tăng số lượng vệ tinh có thể giao tiếp với thiết bị, độ chính xác của định vị sẽ được cải thiện tương ứng.

    Nguyên Lý Hoạt Động Của Hệ Thống Định Vị Vệ Tinh Toàn Cầu GNSS Là Gì?

    Hình 3. Nguyên lý hoạt động cơ bản của hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu GNSS.

    – Quá trình hoạt động của Hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu GNSS:

    Hoạt động của một hệ thống định vị toàn cầu bao gồm các bước đơn giản: Truyền tín hiệu từ vệ tinh đến máy thu GNSS một cách liên tục; sau đó các vệ tinh gửi tín hiệu đến Trái Đất qua các máy thu GNSS; cuối cùng, máy thu nhận tín hiệu và tiến hình phân tích, xử lý, tính toán.

    Tín hiệu vệ tinh chứa những thông tin liên quan đến vị trí và thời gian hiện tại, tín hiệu này được truyền một cách liên tục. Đồng thời, bởi vì các vệ tinh có xu hướng di chuyển theo một quỹ đạo nhất định, thế nên việc xác định vị trí của vệ tinh cũng trở nên dễ dàng.

    Với mục tiêu chính là ước tính được vị trí của ít nhất 3 vệ tinh tồn tại bên ngoài vũ trụ và khoảng cách giữa thiết bị thu và các vệ tinh đó, do đó tín hiệu cần được xử lý và phân tích bởi các máy thu.

    Một trong những mối quan tâm hàng đầu của việc sử dụng các vệ tinh để ước tính vị trí và thời gian của đối tượng trên Trái Đất là bản chất tương đối của thời gian. Tính tương đối của thời gian có nghĩa là thời gian có xu hướng di chuyển nhanh hơn giữa các vệ tinh trong vũ trụ và các vật thể trên Trái Đất. Vấn đề này có thể được giải quyết dễ dàng bằng cách lấy tín hiệu từ hơn 3 vệ tinh và xử lý thông tin trích xuất từ dữ liệu. Điều này giúp giảm thiểu sai số định vị vệ tinh của thiết bị thu khi tính toán và phân tích.

    Qua bài viết này, mong rằng bạn đã hiểu về nguyên lý hoạt động của Hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu GNSS. Mọi thắc mắc, nhu cầu tư vấn thiết bị định vị vệ tinh GNSS phù hợp nhất với nhu cầu, hãy liên hệ ngay đến HOTLINE 0903 825 125 để được hỗ trợ nhanh chóng nhất!

    >>> Xem thêm: GPS hoạt động trên tần số nào?

    0903825125