Hệ thống định vị toàn cầu - GPS

HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU - GPS Autocad & HTĐVTC GPSCán bộ hướng dẫn:Trần Thị Ngọc TrinhNhóm 2NỘI DUNG BÁO CÁO I. HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU - GPS II. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN III. CÁC HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU TRÊN THẾ GIỚI 1. ĐỊNH NGHĨAHệ thống định vị toàn cầu (Global Positioning System - GPS) là hệ thống xác định vị trí dựa trên vị trí của các vệ tinh nhân tạo, do Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ thiết kế, xây dựng, vận hành và quản lý. Trong cùng một thời điểm, tọa độ của một điểm trên mặt đất sẽ được xác định nếu xác định được khoảng cách từ điểm đó đến ít nhất ba vệ tinh.Tuy được quản lý bởi Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ, chính phủ Hoa Kỳ cho phép mọi người trên thế giới sử dụng một số chức năng của GPS miễn phí, bất kể quốc tịch nào.I. HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU - GPS2. PHÂN LOẠIHệ thống gồm có 3 phần:- Phần không gian (Space Segment).- Phần điều khiển (Control Segment).- Phần sử dụng (Use Segment).I. HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU - GPS2. PHÂN LOẠI Phần không gian: hay còn gọi là bộ phận không gian là một hệ thống gồm nhiều vệ tinh bay chung quanh trái đất theo các quỹ đạo khác nhau được điều khiển bởi bộ phận điều khiển.Gồm 24 vệ tinh quay xung quanh trái đất 2 lần trong ngày quỹ đạo rất chính xác. Độ cao của vệ tinh so với mặt đất là 20.183 km, chu kỳ quy xung quanh trái đất là 11 giờ 57’58”.Phần vũ trụ sẽ đảm bảo cho bất kỳ vị trí nào trên trái đất đều có thể quan sát đươc 4 vệ tinh ở góc độ 15 độ (nếu góc ở ngưỡng 10 độ thì có thể quan sát được 10 vệ tinh và ở góc ngưỡng 5 độ có thể quan sát được 12 vệ tinh).I. HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU - GPS2. PHÂN LOẠINhiệm vụ chủ yếu của vệ tinh : – Ghi nhận và lưu trữ các thông tin truyền đi từ phần điều khiển.– Sử dụng liệu có chọn lọc trên vệ tinh.– Duy trì chính xác độ cao của thời gian bằng các đồng hồ nguyên tử.– Chuyển tiếp thông tin đến người dùng.– Thay đổi quỹ đạo bay của vệ tinh theo sự điều khiển của mặt đất.I. HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU - GPS2. PHÂN LOẠII. HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU - GPSPhần điều khiển: là một hệ thống các thiết bị đặt tại nhiều nơi khác nhau trên mặt đất được sử dụng để giám sát và điều khiển các vệ tinh.Gồm 1 trạm điều khiển chính, 5 trạm thu số liệu, 3 trạm truyền số liệu.Trạm điều khiển chính đặt tại Colorade Spring (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.2. PHÂN LOẠII. HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU - GPSPhần điều khiển: là một hệ thống các thiết bị đặt tại nhiều nơi khác nhau trên mặt đất được sử dụng để giám sát và điều khiển các vệ tinh.Gồm 1 trạm điều khiển chính, 5 trạm thu số liệu, 3 trạm truyền số liệu.5 trạm thu dữ liệu được đặt tại Hawai, Collrade Sping , Ascesion (Ban Đại Tây Dương), Diago Garia (Ấn Độ Dương), Kwayalien (Nam Thái Bình Dương). Có nhiệm vụ theo dõi các tín hiệu vệ tinh để kiểm soát và dự đoán 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.2. PHÂN LOẠII. HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU - GPSPhần điều khiển: là một hệ thống các thiết bị đặt tại nhiều nơi khác nhau trên mặt đất được sử dụng để giám sát và điều khiển các vệ tinh.Gồm 1 trạm điều khiển chính, 5 trạm thu số liệu, 3 trạm truyền số liệu.3 trạm truyền số liệu đặt tại Ascensionm Diago Garia , Kwayalein có khả năng chuyển 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. PHÂN LOẠII. HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU - GPSPhần sử dụng: các thiết bị GPS lắp đặt trên phương tiện hoặc đem theo người (điện thoại di động, đồng hồ, máy ảnh).Thiết bị GPS là thiết bị có chức năng thu được tín hiệu phát ra từ các vệ tinh và tự tính toán vị trí của nó dựa trên các thông tin thu được. Như vậy, về bản chất, tọa độ thiết bị GPS là kết quả tính toán từ thông tin về vị trí, khoảng cách giữa thiết bị GPS và các vệ tinh mà nó có thể kết nối được. Việc thu phát của hệ thống GPS được thực hiện theo tần suất là 1 giây một lần.1. LÝ DO PHÁT MINHII. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN GPSSự ra đời của những phương tiện vận chuyển như máy bay, và những con tàu vũ trụ đòi hỏi điều khiển những thiết bị đó trong không gian ba chiều. Những phương pháp dẫn đường và những hệ thống dẫn đường vô tuyến điện như khái quát ở trên chỉ dùng cho việc dẫn dắt các tàu thủy đã trở thành lỗi thời và không phù hợp với việc điều khiển các thiết bị chuyển động trong không gian ba chiều (6 bậc tự do) vì những hệ thống đương thời chỉ xác định được vị trí theo 2 chiều không gian. Trước những đòi hỏi về kỹ thuật đó nhiều nhà khoa học đã được chính phủ Mỹ tài trợ để thực hiện nghiên cứu hệ thống dẫn đường dựa trên vũ trụ.2. NGƯỜI PHÁT MINH GPSII. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN GPSBộ Quốc phòng Mỹ là cơ quan thiết kế và điều khiển hệ thống định vị toàn cầu. Trong nhóm những người tham gia điều hành dự án GPS của Bộ Quốc phòng Mỹ cần kể tới sự đóng góp to lớn của TS Ivan Getting, người sáng lập The Aerospace Corporation, và TS Bradford Parkinson, chủ tịch hội đồng quản trị của The Aerospace Corporation. 3. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN GPSII. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN GPSQuá trình phát triển của công nghệ định vị có thể chia thành 3 giai đoạn:Giai đoạn trước Chiến tranh thế giới thứ IIGiai đoạn Chiến tranh thế giới thứ IIGiai đoạn từ nửa sau thế kỷ XX đến nay3. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN GPSII. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN GPSGiai đoạn trước Chiến tranh thế giới thứ IITrong giai đoạn này khả năng định vị và định hướng phụ thuộc chủ yếu vào việc quan sát các vì sao khi trời quang đãng hay la bàn kết hợp với bản đồ.3. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN GPSII. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN GPSb. Giai đoạn Chiến tranh thế giới thứ IINgười ta phát triển các hệ thống mặt đất định vị vô tuyến như GEE tại Anh để định vị cho máy bay và hệ thống LORAN (Long-range navigation system) tại Mỹ để định vị tàu thủy.3. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN GPSII. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN GPSc. Giai đoạn từ nửa sau thế kỷ XX đến naySự phát triển vượt bậc của các lĩnh vực công nghệ vệ tinh, vi điện tử cùng với các kết quả nghiên cứu thành công về dải phổ băng tần và tiêu chuẩn thời gian nguyên tử đã tạo ra những điều kiện để thực hiện ý tưởng định vị nhờ vệ tinh.3. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN GPSII. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN GPSc. Giai đoạn từ nửa sau thế kỷ XX đến nayHệ Transit hoạt động từ 1967, lúc đầu mang tên hệ thống định vị cho hải quân. Hệ được thực hiện nhờ 4 – 7 vệ tinh bay ở quỹ đạo thấp (1.100km), mỗi vệ tinh phát tín hiệu với tần số 150MHz và 400MHz. Transit được dùng để định vị các tàu ngầm của Mỹ mang đầu đạn hạt nhân Polaris cho đến khi ngừng hoạt động vào 1996. Sự thành coogn của hệ Transit đã thúc đẩy hình thành hệ thống GPS.3. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN GPSII. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN GPSc. Giai đoạn từ nửa sau thế kỷ XX đến nayNăm 1973, dự án xây dựng hệ Navstar GPS được Bộ Quốc phòng Mỹ phê duyệt. Vệ tinh đầu tiên của hệ GPS được phóng năm 1978 và đến năm 1993 quả vệ tinh thứ 24 (quả cuối cùng của hệ thống GPS) được phóng lên quỹ đạo. Tuy nhiên phải đến năm 1995, hệ thống GPS của Mỹ mới chính thức đi vào khai thác.3. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN GPSII. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN GPSc. Giai đoạn từ nửa sau thế kỷ XX đến nayGần như trong cùng khoảng thời gian trên, hệ thống vệ tinh định vị GLONASS của Nga cũng được xây dựng một cách độc lập và đưa vào khai thác, mở đầu cho thời kỳ hoàng kimcuar hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu và khả năng ứng dụng rộng rãi cuẩ nó trong mọi mặt của cuộc sống. 3. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN GPSII. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN GPSc. Giai đoạn từ nửa sau thế kỷ XX đến nay=> Các vệ tinh đã trở thành những vì sao nhân tạo, có thể quan sát thấy ở hầu như khắp mọi nơi trên Trái Đất và tín hiệu phát ra chúng luôn luôn tồn tại bất kể ngày đêm, trong mọi điều kiện khí hậu. 3. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN GPSII. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN GPSc. Giai đoạn từ nửa sau thế kỷ XX đến nayNgày nay, với một máy thu GPS giá khoảng vài trăm USD, một bản đồ số và một không gian thoáng để thu nhận tín hiệu, bạn sẽ chẳng thể lạc đường. Hoặc với yêu cầu định vị cao hơn thế nữa, bạn có thể mua hay máy thu GPS với giá khoảng vài chục ngàn USD cùng với sự thận trọng trong phân tích tín hiệu, bạn có thể theo dõi sự dịch chuyển của mặt đất chính xác tới vài milimet.1. CÁC HỆ THỐNG CŨ2. CÁC HỆ THỐNG ĐANG VẬN HÀNH3. CÁC HỆ THỐNG TRONG KHU VỰCIII. CÁC HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU TRÊN THẾ GIỚI1. CÁC HỆ THỐNG CŨIII. CÁC HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU TRÊN THẾ GIỚITRANSIT- Là hệ thống vệ tinh định vị đầu tiên được đưa vào vận hành.- Hoạt động từ năm 1964 đến năm 1996.- Điển hình có 4 - 6 vệ tinh ở độ cao 1.075 km.- Hệ thống quân sự của Mỹ.Vệ tinh TRANSIT1. CÁC HỆ THỐNG CŨIII. CÁC HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU TRÊN THẾ GIỚITSIKADA- Của Liên xô cũ, tương đương với TRANSIT.- Là hệ thống dân sự dùng trong định vị, dẫn đường.- Vệ tinh đầu tiên được đưa lên quỹ đạo vào năm 1974, vận hành hoàn chỉnh vào 1978, hoạt động đến 1995.- Bao gồm 4 vệ tinh bay ở quỹ đạo tầm thấp, khoảng 1.000 km- Có độ chính xác từ 50 – 100m.2. CÁC HỆ THỐNG ĐANG VẬN HÀNHIII. CÁC HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU TRÊN THẾ GIỚIGLONASS- Do Liên Xô phát triển để thay thế TSIKADA kể từ năm 1976.- Hệ thống được xây dựng hoàn chỉnh vào năm 1995.- Đến tháng 3/2014, đã có 29 vệ tinh vận hành, với phạm vi phủ sóng toàn cầu.Mô hình vệ tinh GLONASSIII. CÁC HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU TRÊN THẾ GIỚIGALILEO- Đang được xây dựng bởi khối Cộng đồng chung Châu Âu (EU).- Đến tháng 10/2011, chỉ mới 02 vệ tinh đang được thử nghiệm, có 2 vệ tinh nữa được phóng vào tháng 9/2012.- Hệ thống hy vọng được xây dựng hoàn chỉnh vào 2019, bao gồm 30 vệ tinh.Vệ tinh GALILEO2. CÁC HỆ THỐNG ĐANG VẬN HÀNHIII. CÁC HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU TRÊN THẾ GIỚICOMPASS- Do Trung Quốc xây dựng và phát triển.- Sẽ được nâng cấp từ hệ thống Beidou.- Theo kế hoạch sẽ được xây dựng hoàn chỉnh vào năm 2020, bao gồm tổng cộng 35 vệ tinh (5 trên quỹ đạo địa tĩnh, 3 trên quỹ đạo địa tĩnh nghiêng và 27 trên quỹ đạo trung bình), đến tháng 3/2015 hệ thống đã phủ sóng toàn cầu.Mô hình vệ tinh địa tĩnh và vệ tinh tầm trung của COMPASS2. CÁC HỆ THỐNG ĐANG VẬN HÀNHIII. CÁC HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU TRÊN THẾ GIỚIGPS- Được Bộ Quốc Phòng Mỹ phát triển dùng để thay thế TRANSIT.- Dự án được khởi động từ 1973 và xây dựng hoàn chỉnh vào năm 1994.- Đến tháng 6/2014, đã có tổng cộng 31 vệ tinh trên quỹ đạo đủ để phủ sóng toàn cầu.Vệ tinh GPS2. CÁC HỆ THỐNG ĐANG VẬN HÀNH3. CÁC HỆ THỐNG TRONG KHU VỰCIII. CÁC HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU TRÊN THẾ GIỚIBeidou- Là tiền thân của hệ thống Compass đang được xây dựng- Gồm Beidou-1, có 3 vệ tinh, được phát triển từ năm 2000 và Beidou-2 (Compass) đang được nâng cấp với mục tiêu phủ kín khu vực châu Á- Thái Bình Dương vào năm 2012 và hoàn thiện vào năm 2020.DORIS- Được vận hành bởi CNES, Pháp- Dùng để xác định chính xác quỹ đạo vệ tinh và định vị3. CÁC HỆ THỐNG TRONG KHU VỰCIII. CÁC HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU TRÊN THẾ GIỚIIRNSS- Thuộc sở hữu của Ấn Độ- Đang được triển khai (với 7 vệ tinh địa tĩnh) với vùng phủ trùm khu vực Ấn Độ Dương với 2 mục đích: quân sự và dân sựQZSS- Thuộc sở hữu của Nhật Bản- Vệ tinh đầu tiên được phóng vào năm 2010, dự kiến vận hành hoàn chỉnh vào năm 2013 với tổng cộng 3 vệ tinh.BÀI BÁO CÁO ĐẾN ĐÂY LÀ KẾT THÚCCảm ơn cô và các bạnđã chú ý lắng nghe !