Giới thiệu về độ chính xác thực tế của định vị vệ tinh GPS
Độ chính xác của GPS phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, đặc biệt là tỉ lệ giữa tín hiệu và nhiễu, vị trí vệ tinh, thời tiết và các vật cản như nhà cao tầng hay các ngọn núi. Những yếu tố này có thể gây lỗi cho vị trí cần được xác định. Nhiễu tín hiệu thường tạo ra sai số khoảng 1-10 mét. Các ngọn núi, nhà cao tầng hay các vật cản khác chặn đường tín hiệu giữa bộ phận thu và vệ tinh có thể gây ra sai số lớn gấp ba lần sai số gây ra do nhiễu tín hiệu.
Một bộ phận thu GPS phải được theo dõi trên bốn vệ tinh để có thể xác định được vị trí. Mặc dù có thể xác định được vị trí với ít hơn bốn vệ tinh nhưng biên độ sai số sẽ rất lớn. Vị trí của bạn được xác định chính xác nhất khi bầu trời quang đãng, ít vật cản và ở dưới nhiều hơn bốn vệ tinh. Ngoài ra, để giảm thiểu sai số, một vài hệ thống trợ giúp đã được thiết kế.
Một trong những hệ thống đó là AGPS (Assisted GPS). Hệ thống này sử dụng mạng không dây trên mặt đất để giúp chuyển tiếp giữa vệ tinh và bộ phận thu khi tín hiệu GPS quá yếu hoặc không thể thu phát. Có hai yếu tố mà APGS có thể hỗ trợ. Thứ nhất đó là cung cấp các thông tin niên giám (lượng mưa, thời tiết…) và thời gian chính xác. Thứ hai là tận dụng khả năng tính toán tốc độ cao và tín hiệu vệ tinh tốt của các trạm mặt đất để lấp các thông tin bị lỗi hoặc bị thiếu trong quá trình thu phát tín hiệu để xác định vị trí một cách chính xác nhất.
Thông qua phương pháp này, các vệ tinh sẽ dễ dàng định vị vị trí cần thu GPS cũng như tiếp nhận thông tin nhanh chóng hơn. Vì thế, AGPS được ứng dụng trên điện thoại di động và chính xác hơn là GPS thông thường. Ngày nay, APGS còn có cả trên máy ảnh và một vài phương tiện vận chuyển. Đó là cách khai thác GPS vô cùng hiệu quả trong thành phố khi mà có quá nhiều các tòa nhà cao tầng xếp san sát nhau.
Một hệ thống khác là DGPS (Differential GPS). DGPS cũng sử dụng các trạm mặt đất hoặc các trạm GPS cố định để xác định vị trí, nhưng sự khác biệt là nó tìm ra sự sai khác giữa dữ liệu vệ tinh và dữ liệu của trạm mặt đất. Khoảng cách giữa thiết bị thu GPS với một trạm cố định có thể lên đến 200 hải lý, và có một điều nên lưu ý đó là càng xa trạm cố định thì độ chính xác càng giảm.
Thông tin DGPS được hoàn tất bởi một trạm mặt đất phát sóng tín hiệu chỉ ra lỗi giữa khoảng cách thực sự và khoảng cách đo được. Giá trị này được tính bằng cách nhân tốc độ của ánh sáng với thời gian mà tín hiệu truyền từ vệ tinh thới thiết bị thu. Một dạng điển hình của DGPS chính là Wide Area Augmentation (WAAS).
Được phát triển để hỗ trợ GPS trên máy bay, WAAS sử dụng một hệ thống gồm các trạm mặt đất được xây dựng đặc biệt. WAAS giữ một tập hợp cụ thể các tiêu chuẩn chính xác mà trạm mặt đất phải đáp ứng. Về tọa độ dọc và ngang, WAAS phải chính xác trong vòng 7,6 mét suốt 95% thời gian. Các trạm mặt đất gửi các phép đo của họ tới trạm chủ để gửi các tín hiệu chỉnh sửa sai lệch đến vệ tinh WAAS mỗi 5 giây hoặc nhanh hơn.
Từ vệ tinh, một tín hiệu được phát trở lại cho người nhận trên mặt đất nơi mà dữ liệu đã chỉnh sửa được sử dụng để cải thiện tính chính xác của GPS. Tạimột số địa điểm, WAAS có thể cung cấp một cách chính xác với sai số chỉ 1 mét tọa độ ngang và 1,5m theo tọa độ dọc. Trong kh WAAS chỉ xuất hiện ở Bắc Mỹ, các hệ thống tương tự đang được phát triển ở nhiều nơi khác trên thế giới.
– Lỗi đồng hồ máy thu – đồng hồ có trong máy thu không chính xác như đồng hồ nguyên tử trên các vệ tinh GPS.
– Lỗi quỹ đạo – cũng được biết như lỗi thiên văn, do vệ tinh thông báo vị trí không chính xác.
– Số lượng vệ tinh nhìn thấy – càng nhiều quả vệ tinh được máy thu GPS nhìn thấy thì càng chính xác. Nhà cao tầng, địa hình, nhiễu loạn điện tử hoặc đôi khi thậm chí tán lá dầy có thể chặn thu nhận tín hiệu, gây lỗi định vị hoặc không định vị được. Nói chung máy thu GPS không làm việc trong nhà, dưới nước hoặc dưới đất.
– Che khuất về hình học – điều này liên quan tới vị trí tương đối của các vệ tinh ở thời điểm bất kì. Phân bố vệ tinh lí tưởng là khi các quả vệ tinh ở vị trí tạo các góc rộng với nhau. Phân bố xấu xảy ra khi các quả vệ tinh ở trên một đường thẳng hoặc cụm thành nhóm.
– Sự giảm có chủ tâm tín hiệu vệ tinh – là sự làm giảm tín hiệu cố ý do sự áp đặt của Bộ Quốc phòng Mỹ, nhằm chống lại việc đối thủ quân sự dùng tín hiệu GPS chính xác cao.
– Độ chính xác của thiết bị định vị GPS phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, đặc biệt là tỉ lệ giữa tín hiệu và nhiễu, vị trí vệ tinh, thời tiết và các vật cản như nhà cao tầng hay các ngọn núi, hầm xe của các tòa nhà hay đường hầm. Những yếu tố này có thể gây lỗi cho vị trí cần được xác định. Nhiễu tín hiệu thường tạo ra sai số khoảng 1-10 mét. Các ngọn núi, nhà cao tầng hay các vật cản khác chặn đường tín hiệu giữa bộ phận thu và vệ tinh có thể gây ra sai số lớn gấp ba lần sai số gây ra do nhiễu tín hiệu.