GNSS là gì? Ý nghĩa, công việc và ứng dụng
GNSS (Hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu) là gì?
Hệ thống Vệ tinh Điều hướng Toàn cầu (GNSS) được định nghĩa là một nhóm các vệ tinh được đặt ở vị trí chiến lược được sử dụng để tạo và chuyển tiếp dữ liệu định vị, thời gian và điều hướng từ không gian đến các cảm biến được kết nối trên Trái đất—thường được nhúng trong các thiết bị Internet of Things (IoT) .
Mỗi ngày, cuộc sống của chúng ta được cải thiện bởi những tiến bộ công nghệ. Có rất nhiều công nghệ theo ý của chúng tôi tích hợp vào mọi khía cạnh của cuộc sống của chúng tôi, từ máy theo dõi thể dục của bạn và giọng nói hướng dẫn bằng giọng nói của Siri đến máy pha cà phê tự động, nhà thông minh và ô tô thông minh. Thế giới ngày càng tiến gần hơn đến môi trường lý tưởng, nơi mọi thứ được kết nối và cuộc sống nằm trong tầm tay. Một yếu tố chính thúc đẩy sự thay đổi này là GNSS.
GNSS hoặc Hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu là một hệ thống vệ tinh có phạm vi phủ sóng toàn cầu rộng lớn. Nó sử dụng các vệ tinh để cung cấp định vị không gian địa lý độc lập. Nó cho phép các thiết bị điện tử thông thường xác định vị trí, hướng và điều hướng của chúng thông qua các cảm biến nhận tín hiệu vô tuyến từ vệ tinh.
Các hệ thống GNSS cũng cho phép đồng bộ hóa các sự kiện theo thời gian thực,thiết bị đầu cuốiChờ đợi. Nó bao gồm lĩnh vực theo dõi vệ tinh rộng lớn và tất cả các ứng dụng của nó. Mỗi hệ thống GNSS bao gồm một chòm sao vệ tinh truyền tín hiệu tần số cao từ không gian đến các máy thu trên toàn cầu. GNSS được sử dụng để định vị, điều hướng và định thời gian (PNT).
Hiện tại, có khoảng bốn hệ thống GNSS đầy đủ chức năng đang hoạt động trên toàn thế giới. Hệ thống định vị toàn cầu phổ biến của Hoa Kỳ (NAVSTAR) là hệ thống đầu tiên thuộc loại này, tiếp theo là các chòm sao vệ tinh từ các quốc gia khác. Có hệ thống định vị vệ tinh BeiDou của Trung Quốc, Hệ thống định vị toàn cầu của Nga (GLONASS) và hệ thống Galileo của Liên minh châu Âu. Các hệ thống tăng cường khu vực khác bao gồm hệ thống vệ tinh Quasi-Zenith do Nhật Bản sở hữu.
So sánh GPS với GNSS
Khi nhắc đến hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu, điều đầu tiên người ta nghĩ đến là GPS. Do đó, quan niệm sai lầm phổ biến rằng GPS tương đương với GNSS phải được sửa chữa. GPS hay Hệ thống định vị toàn cầu là một loại GNSS thuộc sở hữu của Hoa Kỳ, còn được gọi là NAVSTAR.
GNSS là một thuật ngữ bao gồm tất cả các dạng hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu, GPS là một ví dụ điển hình. Do đó, GPS là một hệ thống GNSS. Đó là hệ thống GNSS mang tính đột phá, được phát minh bởi Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ như một hệ thống định vị quân sự độc lập. Hệ thống định vị và định vị đã được phát hành ra công chúng để sử dụng chung vài năm sau đó.
GPS là hệ thống định vị chính xác nhất hiện nay cho người dùng. Tuy nhiên, các thiết bị tương thích với GNSS—nghĩa là tất cả các thiết bị sử dụng định vị, điều hướng và thời gian—có thể sử dụng tín hiệu vệ tinh từ các mạng GNSS anh em, nhưng bên ngoài GPS và vẫn nhận được thông tin tương tự.
Về cơ bản, GPS không đồng nghĩa với GNSS. Nó thuộc về các ví dụ về hệ thống GNSS và có thể được phân loại cùng với các loại GNSS khác.
Phân loại GNSS
Các hệ thống GNSS được sử dụng cho điều hướng dân sự bao gồm GNSS 1 và GNSS 2. GNSS 1 là hệ thống vệ tinh toàn cầu thế hệ đầu tiên kết hợp các hệ thống định vị dựa trên vệ tinh hiện có với các hệ thống tăng cường khác như hệ thống tăng cường dựa trên vệ tinh hoặc SBAS. Các ví dụ bao gồm GPS được tăng cường bằng Hệ thống Tăng cường Diện rộng (WAAS) tại Hoa Kỳ.
GNSS 2 là hệ thống vệ tinh thế hệ thứ hai. Chúng được cung cấp để giám sát tính chính xác và toàn vẹn của điều hướng dân sự. Ví dụ bao gồm Galileo, GLONASS, v.v. Khi nói về hiệu suất của các hệ thống GNSS khác nhau, bốn tiêu chí được sử dụng và đó là:
Sự chính xác:Điều này đo mức độ thực của vị trí, vận tốc hoặc thời gian thực tế của bạn so với các phép đo GNSS của bạn.
Tin cậy:Điều này mô tả khả năng hệ thống đưa ra ngưỡng tin cậy cho dữ liệu mà nó cung cấp và đưa ra cảnh báo khi thông tin bất thường được ghi lại.
Liên tục: Đây là khả năng GNSS cung cấp thông tin liên tục không bị gián đoạn.
Khả dụng:Tính khả dụng của các hệ thống GNSS được đo bằng phần trăm. Nó cho biết tần số mà tín hiệu từ hệ thống đáp ứng ba tiêu chí khác ở trên.
GNSS hoạt động như thế nào?
Hiểu làm thế nào các vệ tinh quay quanh Trái đất có thể cho một người biết họ đang ở đâu và chỉ đường đến cửa hàng tạp hóa gần nhất có thể khiến bạn choáng ngợp. Tuy nhiên, chúng ta có thể tìm hiểu về các nguyên tắc cơ bản hướng dẫn các hệ thống GNSS và cách chúng hoạt động. Mỗi GNSS bao gồm ba thành phần chính:
1. Phân đoạn vệ tinh hoặc không gian
Điều này đề cập đến các vệ tinh thực tế quay quanh Trái đất. Chòm sao vệ tinh GPS được sắp xếp trên sáu mặt phẳng cách đều nhau. Mỗi máy bay có ít nhất bốn vệ tinh và sự sắp xếp này đảm bảo rằng mỗi máy thu luôn có sẵn ít nhất bốn vệ tinh, cho dù đó là điện thoại, đồng hồ, ô tô thông minh, v.v.
Vì vậy, bằng cách kết hợp tín hiệu từ bốn trong số 31 vệ tinh của hệ thống định vị GPS, máy thu cục bộ có thể giải mã vị trí và thời gian tương ứng với vị trí của vệ tinh khi người dùng nhận được chương trình phát sóng.
Mặc dù các vệ tinh có thể được thiết kế khác nhau, nhưng tất cả chúng đều có các nguyên tắc hướng dẫn cơ bản giống nhau. Mỗi vệ tinh có một hoặc nhiều đồng hồ có độ chính xác cao, đồng hồ nguyên tử sử dụng bộ dao động rubidi hoặc cesium. Tại mỗi thời điểm, vệ tinh truyền hai sóng mang L1 và L2 có tần số cơ bản là 10,23MHz về Trái đất với tốc độ ánh sáng. Những sóng này chia sẻ thông tin từ các vệ tinh đến Trái đất, sau đó được sử dụng bởi các máy thu.
2. Phần điều khiển
Đối với mọi hệ thống GNSS, các trạm được xây dựng xung quanh đường xích đạo để điều khiển, giám sát, theo dõi và liên lạc với các vệ tinh. Điều này đảm bảo đồng bộ hóa đồng hồ vệ tinh và giám sát bảo trì giống như bất kỳ cơ sở hạ tầng CNTT. Thông tin quỹ đạo vệ tinh cũng được truyền trở lại vệ tinh và máy thu mặt đất thông qua sóng mang L1.
3. Phân khúc người dùng
Điều này bao gồm mọi thứ có máy thu, chẳng hạn như điện thoại di động, ô tô, hệ thống thực thi pháp luật, máy bay, v.v. Làm thế nào để máy thu giải thích tín hiệu và xác định vị trí của chúng tôi? Điều này được thực hiện thông qua một quá trình gọi là trilateration, định vị các đối tượng từ ba khoảng cách. Bộ thu GNSS bao gồm hai phần tử, bộ xử lý và ăng-ten. Ăng-ten nhận tín hiệu và bộ xử lý giải mã thông tin cần thiết. Một số máy thu có thể có hai ăng-ten, một sơ cấp và một thứ cấp.
Khi một vệ tinh phát sóng, nó sẽ truyền thời gian tín hiệu được gửi được mã hóa trong thông tin tín hiệu. Sau đó, máy thu sử dụng chênh lệch thời gian từ khi phát tín hiệu đến khi nhận tín hiệu, có tính đến thời gian trễ do các lớp xung quanh trái đất gây ra. Sau đó, sử dụng tốc độ ánh sáng, nó đo khoảng cách di chuyển của các tín hiệu từ ba vệ tinh khác nhau.
Máy thu có thể sử dụng thông tin vị trí ban đầu của vệ tinh để suy ra vị trí của nó. Cần có đồng hồ nguyên tử được đồng bộ hóa với GPS hoặc vệ tinh thứ tư để tính thời gian truyền tín hiệu. Một vệ tinh khác cũng cung cấp nhiều hơn một sự kết hợp của ba vệ tinh có thể được sử dụng để xử lý ba chiều.
Các thiết bị điện tử hiện tại không gửi tín hiệu trở lại vệ tinh. Chúng chỉ có thể nhận tín hiệu từ không gian và truyền chúng đến các thiết bị hoặc trạm giám sát khác, đó là cách theo dõi ô tô, xe tải giao hàng, v.v.
Việc hiểu các khái niệm cơ bản của hệ thống GNSS là rất quan trọng vì nó sẽ giúp chúng ta hiểu hệ thống định vị toàn cầu này tác động đến cuộc sống hàng ngày của chúng ta như thế nào. Trên thực tế, GNSS đã được chứng minh là rất quan trọng trong môi trường đô thị hiện tại và tương lai, đặc biệt là đối với Internet vạn vật (IoT).Với sự phát triển dần dần của công nghệ cho đến các thiết bị và đồ dùng thông minh, vai trò của GNSS ngày càng trở nên rõ ràng hơn.5 ứng dụng GNSS hàng đầu hiện nay
Bất chấp những trở ngại, GNSS đã thay đổi cách chúng ta vận hành hàng ngày theo nhiều cách. GNSS đã tìm thấy một số ứng dụng tiềm năng, từ cá nhân và gia đình đến trường học và ngành công nghiệp. Một số trong số này bao gồm:
1. Logistics và vận tải
GNSS cung cấp quyền truy cập thời gian thực vào vị trí của các mặt hàng sẽ được giao. Khi đặt hàng, nhà sản xuất, công ty hậu cần và người mua có thể theo dõi sự di chuyển của các mặt hàng thông qua quyền giao hàng.
Nó cũng được sử dụng rộng rãi trong các ngành vận tải như đường sắt, hàng không và hàng hải. Trong vận tải đường sắt, bạn có thể theo dõi vị trí của tất cả đầu máy và toa xe, lập bản đồ vị trí của các đoàn tàu khác và giảm thiểu tai nạn, chậm trễ, v.v. Nếu không có GNSS, các phi công sẽ bị lạc trong không trung. Từ khi cất cánh, trên đường bay và điều hướng trong điều kiện khí quyển vô hình cho đến khi hạ cánh, các hệ thống GNSS hướng dẫn toàn bộ hệ thống hàng không. Điều tương tự áp dụng cho vận chuyển bằng đường biển. Thuyền trưởng có thể biết chính xác vị trí và hướng của họ bằng các phương pháp hỗ trợ GNSS.
2. Theo dõi và bảo mật tài sản
Mọi người đều biết thiết bị theo dõi GPS trên ô tô là gì, một trong những ứng dụng chính của hệ thống giám sát GNSS. Với GNSS, bạn có thể xác nhận vị trí của chiếc xe của mình và theo dõi vị trí của nó nếu nó bị đánh cắp. Bên cạnh ô tô, thất lạc hành lý tại sân bay là một vấn đề phổ biến có thể tránh được với thiết bị giám sát.
3. Thiết bị đeo được
Hiện tại, có một số đồng hồ thông minh và máy theo dõi thể dục theo dõi chuyển động của một cá nhân. Họ cũng phát ra âm thanh báo động và kêu gọi sự giúp đỡ trong trường hợp khủng hoảng sức khỏe hoặc tai nạn, sau đó xác định vị trí của mọi người. Máy theo dõi thể dục cũng sử dụng các giải pháp GNSS. Các ứng dụng khác của GNSS bao gồm theo dõi vị trí của trẻ em trong công viên, theo dõi tội phạm, chăm sóc bệnh nhân cao tuổi mắc bệnh thoái hóa, v.v.
4. Công nghiệp và nông nghiệp
GNSS cũng được sử dụng trong công nghiệp và nông nghiệp. Điều này bao gồm từ giám sát xe tải đến để nâng cao hiệu quả của máy móc nông nghiệp. Nó mở rộng để giám sát đất, theo dõi gia súc và quản lý rừng.
5. Điện thoại thông minh và ô tô bán tự động
Cuối cùng, GNSS đã được sử dụng rộng rãi trong điện thoại thông minh và ô tô. Điều này bao gồm các bản đồ hỗ trợ GPS cho ô tô tự lái. GNSS hiện được sử dụng rộng rãi nhất trong các thiết bị điện thoại thông minh. Bạn có thể dễ dàng truy cập các tuyến đường tốt nhất với ít lưu lượng truy cập hơn và tìm hiểu về các khách sạn, nhà hàng gần nhất, v.v. Ô tô tự lái đang trở nên phổ biến hơn và tất cả chúng đều phụ thuộc rất nhiều vào hệ thống định vị.
Một điều chắc chắn là GNSS là công nghệ kết nối.Tương lai tươi sáng và đầy những đổi mới đáng kinh ngạc. Chẳng bao lâu nữa, chúng ta sẽ có một mạng lưới rộng lớn các thiết bị thông minh có thể cảm nhận, định vị, dự đoán và chuẩn bị cho các tình huống cụ thể.
.jpg)
Nhận xét
Đăng nhận xét