Thế nào là hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu?

Ở bất cứ nơi nào trên Trái Đất, chỉ cần lấy ra một thiết bị nhỏ, con người có thể biết khá chính xác mình đang ở đâu và lúc nào. Điều tưởng như thần thoại ấy chính là hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu, thường gọi tắt là GPS.

Năm 1973, Bộ Quốc phòng Mỹ bắt đầu xây dựng một hệ thống vệ tinh phục vụ định vị, dẫn đường và báo giờ bằng vô tuyến điện theo nhu cầu quân sự. Đến năm 1992, hệ thống GPS được hoàn thành. GPS gồm ba bộ phận chính: vệ tinh dẫn đường, trạm mặt đất và máy định vị của người sử dụng. Phần vệ tinh dẫn đường gồm 24 vệ tinh, trong đó 21 vệ tinh hoạt động và 3 vệ tinh dự phòng. Chúng được phân bố đều trên 6 quỹ đạo, độ cao quỹ đạo khoảng 2 vạn km, góc nghiêng 55°, chu kỳ quay 12 giờ. Cách bố trí này bảo đảm người dùng ở bất cứ nơi nào trên mặt đất, vào bất cứ thời điểm nào, đều có thể định vị chính xác theo ba tọa độ.

Thiết bị cầm tay của người dùng, tức máy thu GPS, gồm anten, máy thu, bộ xử lý tín hiệu và màn hình hiển thị. Nó đồng thời tiếp nhận tín hiệu dẫn đường từ bốn vệ tinh, đo thời gian tín hiệu truyền đến, xử lý dữ liệu rồi tính ra vị trí, tọa độ và tốc độ chuyển động của người sử dụng. Độ chính xác vị trí có thể đạt khoảng 15 m, độ chính xác tốc độ khoảng 0,1 m/s, độ chính xác thời gian khoảng 10-7 s. Đối với dân dụng, độ chính xác định vị thấp hơn, khoảng 100 m.

Mục đích ban đầu và chủ yếu của GPS là cung cấp dịch vụ dẫn đường, định vị cho các lực lượng quân sự Mỹ và các vệ tinh quân dụng trên quỹ đạo gần Trái Đất. Trong Chiến tranh vùng Vịnh năm 1991, quân đội nhiều nước do Mỹ đứng đầu lần đầu ứng dụng GPS rộng rãi vào chiến đấu trên bộ, dẫn đường máy bay, ném bom, vận chuyển, xe tăng, rà phá mìn và các đoàn hậu cần, qua đó phát huy tác dụng rất lớn.

Hiện nay, GPS không chỉ dùng trong quân sự mà còn mở rộng mạnh mẽ sang dân dụng. Tàu biển ngoài đại dương, máy bay trên không, đội địa chất ở núi cao, thậm chí taxi thông thường đều có thể sử dụng GPS và hưởng lợi từ hệ thống này.