Vật lý

GPS - Nó là gì, hoạt động như thế nào


Trình điều khiển nào không bao giờ bị mất và được "cứu" bởi GPS? Kể từ khi thành lập, chúng ta có thể nói rằng GPS là một công cụ không thể thiếu đối với người lái xe, bởi vì ngoài việc xác định vị trí của họ và hướng dẫn các tuyến đường đi theo, nó còn giúp kiểm soát giao thông, cải thiện sự an toàn và tính lưu loát của giao thông nói chung.

Từ viết tắt GPS là viết tắt của Hệ thống định vị toàn cầu, trong tiếng Bồ Đào Nha có nghĩa là Hệ thống định vị toàn cầu. Đây là một công nghệ sử dụng các vệ tinh và thiết bị để cung cấp thông tin vị trí trên toàn cầu. Ngoài việc được sử dụng rộng rãi trong xe hơi, GPS đã phát triển và ngày nay cung cấp một số chức năng khác không chỉ liên quan đến vị trí.


GPS (Hệ thống định vị toàn cầu)

Hoạt động của công nghệ

Hiện tại có hai hệ thống cho phép điều hướng vệ tinh: GPS của Mỹ và GLONASS của Nga. Hai hệ thống khác đang được triển khai: Galileo từ Liên minh châu Âu và La bàn từ Trung Quốc.

GPS của Mỹ bao gồm một hệ thống định vị địa lý có tổng cộng 24 vệ tinh và 4 phụ tùng, trong sáu mặt phẳng gần quỹ đạo của hành tinh Trái đất, ở độ cao 19.000 km.

Nó cho chúng ta tọa độ của một nơi nhất định trên Trái đất miễn là chúng ta có máy thu tín hiệu GPS. Vì vậy, máy thu đó, mà chúng ta mang theo ở đây trên Trái đất, biết chính xác những vệ tinh đó ở đâu.

Các vệ tinh này được phân phối sao cho một máy thu, được đặt ở bất kỳ vị trí nào trên bề mặt trái đất, sẽ luôn nằm trong tầm với của ít nhất ba trong số chúng (bốn hoặc nhiều hơn để có độ chính xác cao hơn). Do đó, nội địa hóa dựa trên các tính toán xảy ra thông qua một quá trình gọi là tam giác hóa, được minh họa dưới đây.


Hình tam giác từ các vệ tinh là cơ sở của hệ thống GPS.

Trong quá trình tam giác hóa, ba vệ tinh gửi tín hiệu đến máy thu, tính toán thời gian để mỗi tín hiệu truyền đến nó mất bao lâu. Ngoài vị trí trên mặt đất của nó, máy thu GPS cũng có thể biết chiều cao của máy thu so với mực nước biển, nhưng cần có một vệ tinh thứ tư.

Cả hai vệ tinh và máy thu GPS đều có đồng hồ tích hợp đánh dấu chính xác thời gian tính bằng nano giây. Khi vệ tinh gửi tín hiệu đến máy thu, thời gian nó rời khỏi vệ tinh cũng được gửi.

Bằng cách thu các tín hiệu vệ tinh, máy thu sẽ tính toán khoảng cách giữa chúng theo khoảng thời gian giữa tức thời cục bộ và tức thời các tín hiệu được gửi. Có tính đến tốc độ lan truyền của tín hiệu, máy thu có thể ở giao điểm của dữ liệu này, cho phép xác định chính xác vị trí của thiết bị trên Trái đất.

Để vị trí máy thu luôn được cập nhật, việc gửi các tín hiệu này xảy ra liên tục với tốc độ 300 nghìn km mỗi giây (tốc độ ánh sáng) trong chân không.

Từ đó, vì máy thu GPS đã biết bạn đang ở đâu, nó so sánh vị trí của bạn với bản đồ (do công ty sản xuất thiết bị) phát triển, sẽ cho bạn biết chính xác nơi bạn phải đến để đến đích.

Làm thế nào mà nó đến

Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ đã tạo ra và duy trì hệ thống GPS từ năm 1978, mặc dù họ tuyên bố nó chỉ hoạt động hoàn toàn vào năm 1995. Ban đầu, chính phủ Hoa Kỳ quyết định rằng hệ thống dân sự sẽ nhận được tín hiệu kém chính xác hơn với biên độ lỗi ở vị trí khoảng 100 mét, trong khi quân đội sẽ nhận được tín hiệu chính xác hơn gấp mười lần.

GPS lần đầu tiên xuất hiện trên một chiến trường trong Chiến tranh vùng Vịnh (1990-1991), giúp dẫn đường cho những người lính trên sa mạc. Tuy nhiên, Quân đội Hoa Kỳ có rất ít máy thu GPS kiểu quân đội và để trang bị cho quân đội của mình, đã phải mua hàng ngàn thiết bị dân sự.

Do đó, Bộ Quốc phòng đã đưa ra tín hiệu chính xác nhất cho tất cả các máy thu dân sự không làm hại binh lính của họ. Các hạn chế, trở lại sau chiến tranh, chỉ kết thúc vào năm 2000, khi chính phủ cuối cùng đã đưa ra tín hiệu chính xác cho mọi người.

Vượt xa giao thông

GPS rất hữu ích ngày nay trong hầu hết mọi tình huống và nghề nghiệp khi cần theo dõi vị trí chính xác, chẳng hạn như:
- phương tiện bay và điều hướng
- khai thác tài nguyên thiên nhiên
- cuộc thám hiểm trong rừng hoặc hang động
- nông nghiệp
- địa chất
- khảo cổ học
trong số những người khác.

Các tính năng bị cấm

Hiện tại, quy định giao thông tương tự cho phép sử dụng GPS, nghiêm cấm cài đặt thiết bị có khả năng tạo hình ảnh cho mục đích giải trí cho người lái xe. Đây là trường hợp với các trung tâm đa phương tiện có sẵn trong hầu hết các xe mới.

Do đó, luật quy định rằng nếu hệ thống được lắp đặt ở phía trước xe khi xe đang chuyển động thì phải có cơ chế tự động khiến nó không hoạt động hoặc chuyển sang chức năng thông tin hướng dẫn lái xe độc ​​lập. mong muốn của tài xế hoặc hành khách. Không làm như vậy dẫn đến vi phạm giao thông nghiêm trọng. Cài đặt để xem người ngồi ghế sau được cho phép.

Điều tương tự cũng xảy ra với TV kỹ thuật số, chỉ nên hoạt động trong cùng điều kiện được đề cập ở trên.