GPS - Hệ thống định vị toàn cầu

Xem như hai vệ tinh địa tĩnh là đứng yên, nếu bạn có khoảng cách từ máy thu đến 2 vệ tinh, máy thu sẽ nằm đâu đó trên đường tròn là giao điểm của 2 mặt cầu có tâm là 2 vệ tinh, bán kính là các khoảng cách đã biết. gps không hiểu tại sao bạn lại cho rằng đó là mặt hypecbonloit ?

Tại sao Bắc Đẩu lại mang nhiều nhiên liệu đến thế nhỉ, trong khi GPS, GLONASS và cả Galileo đều dùng pin mặt trời. hay ý bạn muốn nói trọng lượng của bộ nguồn ắc qui (battery bank)
GPS
Lat 10o48.528'
Lon 106o44.203'
UTM 48
689874 E
1195378 N

Về nhiên liệu, Huy Phúc nói đúng là nhiên liệu thật. Do vệ tinh địa tĩnh có một động cơ, gọi là động cơ cực viễn, nên nó xài tốn nhiên liệu lắm. Người ta không phóng vệ tinh địa tĩnh lên quỹ đạo của nó ngay. Quỹ đạo đầu tiên là quỹ đạo trung gian (tranfer orbit). Đến đây, vệ tinh cùng "tầng cuối"-một thứ hộp có động cơ chở vệ tinh đến quỹ đạo chính xác, tách ra, tại một chỗ rất gần mặt đất, sau này ở gần điểm cực cận quỹ đạo trung gian. Trung Quốc không dùng tầng cuối này và gắn luôn động cơ cực viễn vào vệ tinh.
Động cơ cực viễn làm việc thế này: khi vệ tinh lên đến điểm cực viễn, nó hoạt động một chút rồi tắt, sau đó vệ tinh lại quay lại điểm cực cận. Mỗi lần như thế, quỹ đạo trung gian lại tròn hơn. Người ta quan sát vệ tinh nhiều lần và hiệu chỉnh động cơ cực viễn, do đó vệ tinh địa tĩnh đạt được quỹ đạo rất chính xác. Do không có "tầng trên", hay còn gọi là "tầng cuối" nên vệ tinh của Bắc Đẩu phải mang rất nhiều nhiên liệu để hiệu chỉnh quỹ đạo - kèm dự trữ sau này. Thứ dự trữ này dùng cho những động cơ rất nhỏ xung quanh vệ tinh, đây là động cơ hiệu chỉnh chính xác quỹ đạo, kể cả việc quay vệ tinh, vệ tinh nào cũng có. Các động cơ này hoạt động đến khi vệ tinh hết tuổi thọ. Việc dùng chung nhiên liệu động cơ cực viễn và động cơ hiệu chỉnh có thể làm tuổi thọ vệ tinh kéo dài, nhưng đây chỉ là phỏng đoán của Huy Phúc.
Về số lượng vệ tinh cần cho định vị. Vấn đề là ở chỗ, chỉ những đồng hồ rất lớn hay thiết bị nối mật thiết với đồng hồ lớn đó (mối nối mật thiết cỡ đó không thể sử dụng sóng radio) mới đồng bộ được thời gian thực như các vệ tinh với nhau và với trạm mặt đất (mặc dù, sự đồng bộ các vệ tinh này luôn được kiểm tra lại). Do đó, máy thu không thể xác định khoảng cách đến vệ tinh làm đầu vào cho phép định vị. Ngược lại thì có, tức là phép định vị đã xong, làm đầu vào cho khoảng cách trên và thời gian thực chính xác-bằng so sánh với thông tin thu được trong tín hiệu.
Các máy thu chỉ lấy đầu vào là hiệu khoảng cách đến các điểm phát/b]. Ta biết, khi phát một bó tín hiệu, vệ tinh phải di chuyển một quãng đường khá lớn. Nhưng tại đầu bó tín hiệu, có "mốc", thông tin về thời gian và vị trí phát tính là thời điểm của mốc này. Đồng hồ chính xác của máy thu khởi động từ thời điểm bắt đầu máy thu chạy và máy thu ghi lại thời điểm nhận được các "mốc", theo đồng hồ máy thu. Do các điểm phát ra "mốc" có khoảng cách đến máy thu khác nhau nên khoảng cách giữa các "mốc" không đúng như thông tin ghi trong tín hiệu miêu tả "mốc", từ đó tính được hiệu khoảng cách giữa các điểm phát "mốc" với máy thu. Nói cụ thể hơn là ví dụ: hai tín hiệu cùng phát một lúc từ hai vệ tinh. Vệ tinh thứ nhất xa máy thu hơn vệ tinh thứ hai 300 met, thế thì khi thu, tín hiệu vệ tinh thứ nhất đến sau 1/ một triệu giây so với tín hiệu vệ tinh thứ hai. Do đó, như Huy Phúc em đã nói trên bài trước, mặt nhận được là hypecbonloit-khi biết hiệu khoảng cách đến hai điểm cố định.
Khi thực hiện được việc rất khó, vấn đề ở trên, là đồng bộ đồng hồ thời gian thực máy thu và vệ tinh, ta mới biết rõ khoảng cách đến vệ tinh và được một đường tròn.
Ta biết, nếu biết khoảng cách đến các vệ tinh thì hệ GPS chỉ cần 3 tín hiệu từ 3 vệ tinh là định vị được: giao 3 mặt cầu. Nhưng ở đây, chỉ biết hiệu giữa các khoảng cách đó nên cần đến 4 tối thiểu. 3 tín hiệu chỉ thu được một đường: giao hai mặt hypecbonloit.
Nhờ thông tin miêu tả cách đặc điểm sai số có thể có-được gửi kèm từ vệ tinh với rất nhiều lần thu từ nhiều vệ tinh, các sai số được tính theo bài toán riêng bù trừ nhau làm các máy đo chậm rất chính xác.

Nói qua về các phương pháp đo tốc độ. Đo vật ở xa, hay đo tốc độ của ta khi xa các tiêu điểm. Thì tất nhiên phải chọn việc định vị-xác định khoảng cách đi được và tính ra tốc độ. Và đây là phương pháp bí lắm mới phải dùng. Các bác cứ tưởng tượng, phép định vị ta có sai số 50% trong bán kính 10 met, tốc độ 10met / s. Thế thì các phép định vị trong vòng một giây không thể dùng là đầu vào cho phép tính tốc độ được. Không thể biết chính xác vector vận tốc (hướng và tốc độ di chuyển). Vì trong ví dụ trên, tốc độ âm (ngược chiều hướng đi thật) xảy ra với xác suất đến 25%. Mặc dù phép định vị trên quá thừa đủ cho đầu đạn như bom và tên lửa. Vô cùng thừa với các tầu biển chỉ cần độ chính xác vài km. Nhưng quá thiếu cho tính tốc độ.
Với độ chính xác phép định vị trên, hai lần định vị đầu vào cho phép tính vận tốc phải cách xa nhau 100met=10 lần sai số trung bình=10giây di chuyển mới chính xác tương đối được.
Đo xa laze trong thiết bị đối kháng cũng vậy. Nó cho tầm súng hoàn hảo nhưng tốc độ địch rất tồi. Người ta bù vào chỗ yếu đó bằng RADAR, loại này cho ngay "vị trí trung bình" của vật thể và làm phép tính tốc độ chính xác hơn.

Những gì bạn Huy Phúc nói có thể đúng cho một hệ định vị vệ tinh nào khác, chứ không phải GPS. Như các bạn biết thì một vấn đề có thể có nhiều hơn 1 giải pháp. Ở đây chúng ta đang bàn đến giải pháp mà các kỹ sư Mỹ đã chọn cho hệ GPS. Giải pháp đó là đo khoảng cách đến các vệ tinh. GPS là hậu duệ của LORAN (LOng RAnge Navigation) với các trạm đặt trên mặt đất và có toạ độ đã biết trước. Và nhiệm vụ của máy thu là tìm ra khoảng cách đến các trạm phát để xác định vị trí của bản thân. Phát triển ý tưởng này bằng cách đưa các trạm phát lên vệ tinh đó chính là GPS.
http://electronics.howstuffworks.com/gps.htm/printable viết:
A GPS receiver's job is to locate four or more of these satellites, figure out the distance to each and use this information to deduce its own location. This operation is based on a simple mathematical principle called trilateration. Trilateration in three-dimensional space can be a little tricky, so we'll start with an explanation of simple two-dimensional trilateration.
.....
The length of the delay is equal to the signal's travel time. The receiver multiplies this time by the speed of light to determine how far the signal traveled. Assuming the signal traveled in a straight line, this is the distance from receiver to satellite.
Một nguồn khác: http://www.topconps.com/gpstutorial/Chapter2.html#Measuring%20Distances%20to%20Satellites
In the previous chapter we discussed that if our distances to several satellites of known locations could be measured, then we can compute our position. We have put forward three major prerequisites:
Satellites ?" We need satellites as our points of reference to which we can measure our distances. At any given time, we also need to know the exact location of each satellite.
A satellite by itself is nothing more than a vehicle. You may call it a space vehicle. The function of each satellite depends on what equipment it carries. If the equipment on board is something like a TV station, then it becomes a TV satellite. If the equipment on board is weather observation equipment, then it becomes a weather satellite whose function is to prepare large-scale images of clouds, storms, hurricanes, etc. Obviously, we need special satellites for our purpose.
Coordinate System ?" How do we express the location of each satellite and how do we express our position? As we recall from algebra, We can express them with sets of numbers related to some coordinate system. We need to define the coordinate system such that they are recognizable by everyone. Thus, we need a universal coordinate system.
Distance Measurement ?" What type of electronic signals must the satellites emit to enable us measure our distances? How do we measure these distances? How accurately can we measure these distances? And how do these measurement errors relate to the accuracy of our calculated position? We will attempt to answer these questions in the remainder of this chapter.
Một nguồn khác nữa: http://www.mercat.com/QUEST/HowWorks.htm
Positions are determined by intersecting distances between the GPS satellites and the receiver. Tra***ionally, the technique is called trilateration.
Lại một nguồn khác: http://www.nasm.si.edu/galleries/gps/work.html
Each GPS satellite transmits data that indicates its location and the current time. All GPS satellites synchronize operations so that these repeating signals are transmitted at the same instant. The signals, moving at the speed of light, arrive at a GPS receiver at slightly different times because some satellites are farther away than others. The distance to the GPS satellites can be determined by estimating the amount of time it takes for their signals to reach the receiver. When the receiver estimates the distance to at least four GPS satellites, it can calculate its position in three dimentions.
Và cũng chính vì máy thu đo khoảng cách nên vị trí được xác định là giao của các mặt cầu. Tất cả các nguồn nói trên đều nói như nhau, do đó, gps hoàn toàn tin tưởng rằng họ nói đúng.

Bạn Huy Phúc vui lòng bỏ tí thời gian đọc thông tin từ mấy cái link trên. gps không đủ khả năng bác bỏ các luận điểm của bạn, chỉ mong bạn đọc và bị thuyết phục.
GPS
Lat 10o48.528'
Lon 106o44.203'
UTM 48
689874 E
1195378 N
Sao thế nhỉ, tự nhiên bold xanh lè cả bài viết thế nhỉ
Được gps sửa chữa / chuyển vào 20:37 ngày 06/06/2003

Em cám ơn bác cung cấp nguồn đọc thông tin trên. Đây là vấn đề vừa liên quan đến công việc hiện tại, lại vừa cần tìm hiểu sâu và khá thú vị với em.
Giải sử em đồng ý với bác.
Thế thì để đo khoảng cách từ vệ tinh đến một máy thu, ta có cách là dùng đồng hồ thời gian thực. Tức là quy tắc chung, không phải cho hệ định vị dùng vệ tinh như sau: Hai đồng hồ máy phát và máy thu được đồng bộ với nhau. Máy thu ghi lại thời điểm nhận và giải mã thông tin đi kèm để tìm thời điểm phát. Sai lệch thời gian được nhân với tốc độ ánh sáng, thật đơn giản và dễ hiểu.
Một máy thu có tuổi thọ hàng năm. Tức trong thời gian đó, nó vẫn đảm bảo chính xác cỡ 1 / một triệu giây cho độ chính xác khoảng cách 300 met. Đây là độ chính xác của lịch, tức là phải nói được một mốc nào đó là phần triệu giây thứ mấy, phút nào, giờ nào, ngày nào, tháng nào, năm nào sau công nguyên.
Hay là 1/1 tỷ giây cho các máy đo địa hình 30 cm.
Và một máy thu cầm tay (to bằng chiếc Nokia 3210 em đang dùng), độ chính xác 30 met đảm bảo con số 1/10 triệu giây trong suốt thời gian nó sống.
Và chúng ta không thể sản xuất hay có ý tưởng sản xuất một máy định vị nào dùng hệ thống này vì không thể đồng bộ đồng hồ chúng ta và hệ GPS.
Đó là những gì Huy Phúc đã trình bầy.
Hệ định vị cục bộ, sau này là các trạm vi sai của hệ định vị toàn cầu, hay các hệ cục bộ khác, cỡ trận đánh đều có nguyên tắc chung, bắt nguồn từ máy đo xa RADAR.
Khi khởi đầu, đồng hồ rất tồi. Một màn hình hiện lên xung phát và xung phản xạ nhận được. Trắc thủ theo đó biết được khoảng cách là khoảng cách hai vệt sáng. Người ta lúc lắc antena định hướng xung quanh mục tiêu cần đo xa và trắc thủ nhận được số đo rõ nhất.
Một mục tiêu di động dựa vào sai số khoảng cách, lấy được bằng các màn hiện sóng đơn giản hiện lên xung phát cùng lúc (theo thời gian thực) của các máy phát cố định toạ độ tính trước có thể tính ra vị trí của mình. Khi có các máy tính thì máy tính cũng rất đơn giản là tính được. Do nhu cầu tính nhanh, tính nhẩm cho vật cần định vị thời đó, có những thước hay bảng công thức tính sẵn và ra được khoảng cách-một kết quả "mô phỏng".
Mà tại sao bác bắt các máy thu đồng bộ thời gian thực với vệ tinh, trong khi Huy Phúc chỉ cần khởi động đồng hồ thời gian tương đối nhưng rất chính xác khi thực hiện phép đo. Việc đồng bộ quy mô quốc tế đó để cho các trạm cỡ quốc tế làm, còn ta chỉ cần đồng bộ với ta theo đơn vị đo chung và hệ toạ độ chung.
Rõ ràng, việc đếm chính xác bao nhiêu phần tỷ giây từ cách đây một giây đến giờ và cách đây vài năm đến giờ khác nhau chứ bác.
Ngày nay, cái lịch đến 1 phần nhiều tỷ giây thu được qua sóng radio, nhưng máy thu không đơn giản và nhỏ, nếu không nhìn được và đo được khoảng cách đến cuốn lịch đó ở Đức.
Mà bác thấy, tối thiểu vẫn cần 4 tín hiệu cơ mà. Nếu ta xác định được khoảng cách, thì với mỗi vệ tinh ta được một mặt cầu ta sẽ nằm trên đó. Hai vệ tinh, ta được một đường tròn là giao hai mặt cầu. Ba vệ tinh là giao đường tròn đó và mặt cầu mới: là một điểm. Thế là định vị được với ba vệ tinh. Nhưng tuy các cách trình bầy dễ hiểu được diễn tả khác nhau, rốt lại đều nói 4 vệ tinh là tối thiểu để định vị.

Bạn hãy đọc nhưng link gps gởi, hoặc đọc lại chủ đề này từ trang 1 (gps dịch không chuẩn lắm nhưng tạm được). Đại ý là thế này:
Đồng hồ trong máy thu là đồng hồ quartz bình thường.
Đồng hồ trên các vệ tinh là đồng hồ nguyên tử.
Sai số của các đồng hồ vệ tinh được các trạm mặt đất theo dõi, rồi truyền lên các vệ tinh để chúng truyền đến các máy thu như là một thành phần của thông tin từ vệ tinh.
Đồng hồ trong máy thu sẽ được đồng bộ hoá với đồng hồ vệ tinh vài lần trong 1 giây.

Các trạm đo vi sai của GPS, gps cũng đã trình bày. Thông tin các trạm này phát ra là sai số của đồng hồ vệ tinh lẫn sai số vị trí vệ tinh. Vệ tinh có khi ở chỗ này mà lại báo cáo là đang ở chỗ khác. Cả 2 sai số này được biễu diẽn dưới 1 đơn vị đo chung đó là thời gian (vì khoảng cách cũng là thời gian)

gps không bắt đồng hồ máy thu phải đồng bộ với vệ tinh. Đó chỉ là cách mà các ký sư Mỹ đã chọn. Bỏ qua sai số của đồng hồ vệ tinh, thì sai số của đồng hồ máy thu là một lượng như nhau đối với tất cả các vệ tinh. Do sai số đồng hồ máy thu, lúc đầu các mặt cầu không giao nhau tại 1 điểm mà có dạng như sau:

Dựa trên giả thiết sai số là như nhau với tất cả các vệ tinh, máy thu nội suy ra lượng điều chỉnh cần thiết để làm cho các mặt cầu này hội tụ về 1 điểm:

Sai số đồng hồ ban đầu đó gọi là clock bias
Hình trên chỉ là phần nhỏ của hình mà gps đã post trong bài trước. bạn sẽ thấy lúc đầu các mặt cầu nét đứt không giao nhau tại 1 điểm, sai số chính là khoảng clock bias nhân với vận tốc ánh sáng. Sau đó máy thu hiệu chỉnh và tìm ra các bán kính thích hợp để thoả mãn điều kiện giao nhau tại 1 điểm. Đó cũng là ký do tại sao cần 4 vệ tinh. Giả sử máy thu thực sự có đồng hồ nguyên tử và được đồng bộ với đồng hồ vệ tinh khi mới xuất xưởng, thì chỉ cần 3 quả vệ tinh là đủ. Nhưng mà đồng hồ vệ tinh thì to, nặng, đắt tiền, khó bảo quản và vận hành, nên Bộ Quóc phòng Mỹ đã có nhã ý tăng số lượng vệ tinh lên để cho máy thu chỉ cần trang bị đồng hồ thông thường thôi. Nhờ đó mà giá máy thu mới giảm chỉ còn 2-3 trăm đô 1 cái, và gps mới có cơ hội mua vài cái về xài.
GPS
Lat 10o48.528'
Lon 106o44.203'
UTM 48
689874 E
1195378 N

Post lại hai bài viết cũ để bạn Huy Phúc đọc cho thuận tiện.

Như đã hứa, tranh thủ giờ nghỉ trưa, tớ xin nói tiếp làm sao để đo khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu.
Để thực hiện tính toán này, máy thu GPS phải biết hai thứ tối thiểu:
· Vị trí của ít nhất ba vệ tinh bên trên nó
· Khoảng cách giữa máy thu GPS đến từng vệ tinh nói trên
Bằng cách phân tích sóng điện từ tần số cao, công suất cực thấp từ các vệ tinh, máy thu GPS tính toán ra được hai thứ trên. Máy thu loại xịn có thể thu nhận tín hiệu của nhiều vệ tinh đồng thời. Sóng radio chuyển động với vận tốc ánh sáng, tức là 300 ngàn km/giây trong chân không. Máy thu có thể tính toán được khoảng cách dựa vào thời gian cần thiết để tín hiệu đến được máy thu. Sau đây, chúng ta sẽ tìm hiểu máy thu và các vệ tinh đã hoạt động cùng nhau như thế nào để đo các khoảng cách này. Đây là một quá trình khá phức tạp.
Vào một thời điểm nào đó, giả sửu vào lúc 0 giờ, một vệ tinh bắt đầu truyền một chuỗi tín hiệu dài, được gọi là mã ngẫu nhiên giả. Máy thu cũng bắt đầu tạo ra chuỗi mã giống hệt vào cùng thời điểm. Khi tín hiệu từ vệ tinh truỳên đến máy thu, chuỗi tín hiệu đó sẽ bị trễ một chút so với chuỗi do máy thu tạo ra.
Chiều dài khoảng thời gian trễ này chính là thời gian truyền của tín hiệu từ vệ tinh. Máy thu nhân thời gian này với tốc đọ ámh sáng để xác định quãng đường truyền tín hiệu. Giả sử rằng tín hiệu truyền trên đường thẳng, đây chính là khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu. Để thực hiện phép đo này, chúng ta phải chắc chắn là đồng hồ trên vệ tinh và trong máy thu phải đồng bộ với nhau. Một sai số 1 mili giây sẽ dẫn đến sai số là 300 ngàn mét, quá nhiều phải không các bạn. Do đó, độ chính các tối thiểu cho các máy thu phải là cỡ nano giây (10-9 ). Để có độ chính xác như vậy, phải trang bị đồng hồ nguyên tử cho không chỉ các vệ tinh mà còn máy thu của bạn nữa. Nhưng đồng hồ nguyên tử thì lại đắt, khoảng 50 đến 100 ngàn đô. Điều đó thì quá đắt cho người dùng nghèo như tớ (và một số trong các bạn nữa).
GPS
Gửi lúc 16:28, 17/12/2002 (trang2)
(Viết tiếp bài post ngày 17/12)
Để có thể đưa các ứng dụng GPS đến với chúng ta, các ký sư đã có một giải pháp thông minh và hiệu quả. Mỗi quả vệ tinh mang theo một cái đồng hồ nguyên tử, nhưng mỗi máy thu thì chỉ trang bị đồng hồ quartz thông thường. Các đồng hồ quartz này được điều chỉnh liên tục dựa vào tín hiệu được truyền đi từ các vệ tinh.
Trên lý thuyết thì 4 mặt cầu phải giao nhau tại 1 điểm. Nhưng do sai số đồng hồ quartz rẻ tiền, 4 mặt cầu đã không cho 1 giao điểm duy nhất. Biết rằng sai số này gây ra bởi đồng hồ trên máy thu là như nhau "t, máy thu có thể dễ dàng loại trừ sai số này bằng cách tính toán ra lượng hiệu chỉnh cần thiết để 4 mặt cầu giao nhau tại một điểm. Dựa vào đó, máy thu tự động điều chỉnh đồng hồ cho đồng bộ với đồng hồ nguyên tử trên vệ tinh. Nhờ đó mà đồng hồ trên máy thu có độ chính xác gần như tương đương với đồng hồ nguyên tử. Vậy là chuyện đo khoảng cách đã được giải quyết ổn thoả.
GPS
Gửi lúc 19:43, 27/12/2002 (trang 3)

Biết khoảng cách rồi, chúng ta còn phải biết vị trí chính xác của các vệ tinh trên quĩ đạo. Điều này cũng không khó lắm vì các vệ tinh chuyển đông trên các quĩ đạo biết trước và có thể dự đoán được.Trong bộ nhớ của mỗi máy thu đều có chứa một bảng tra vị trí tính toán của tất cả các vệ tinh vào bất kỳ thời điểm nào gọi là Almanac. Lực hút của mặt trăng, mặt trời có ảnh hưởng nhất định làm thay đổi quĩ đạo của các vệ tinh một chút xíu nhưng bộ quốc phòng Mỹ liên tục theo dõi vị trí chính xác của các vệ tinh và truyền thông số hiệu chỉnh đến các máy thu thông qua tín hiệu từ vệ tinh.
GPS
Gửi lúc 12:38, 28/12/2002 (trang 3)
GPS
Lat 10o48.528'
Lon 106o44.203'
UTM 48
689874 E
1195378 N

Mấu chốt chính là ở chỗ, đồng bộ thời gian đồng hồ thạch anh và đồng hồ nguyên tử.
Huy Phúc đã post về vấn đề này, phù hợp vvới các wep site trên và phù hợp với thực tế.
Dầu sao về vấn đề này cần biết rõ một chút về toán và phần mềm. Vì rất dài, Huy Phúc xin trình bầy vấn đề thành hai phần, một là mô tả dễ hiểu và một là nguyên tắc (chỉ là nguyên tắc) chính xác.
Bài này xin trình bầy một cách dễ hiểu.
Ta xem máy thu làm gì khi khởi động (bật nguồn và khởi động lại việc đồng bộ thời gian).
Trước tiên, về toán, khái niệm làm thế nào thường rất mơ hồ (mặc dù đối với những người hiểu rõ lại cực chính xác). Sự mơ hồ là do máy tính và các nhà toán học, lập trình đã làm việc đó rồi. Do đó chúng ta chỉ cần quan tâm đến đầu vào có đảm bảo đủ thông tin không và qua thông tin đó sẽ đạt chính xác bao nhiêu, trong thời gian tính bao lâu.
Huy Phúc đã đọc lại một vài đoạn trong topic này. Trong đó có đoạn máy thu ghi lại cái gì, text hay là binary. Huy Phúc xin phép bác GPS nói những gì đã biết: các máy thu ghi lại trong nó và truyền ra máy tính một file text hay binary, mỗi bản ghi (record) gồm các số
1: thời gian và mã lần đo
2: toạ độ
3: một nhóm số đặc trung cho độ chính xác phép đo.
Nhưng Huy Phúc cũng đã va chạm và sử lý một loại dữ liệu khác, mỗi bản ghi gồm:
1: Thời gian (tương đối) bó tín hiệu thu được (thời gian được lấy là "mốc"-tín hiệu đặc biệt truyền đến máy thu, thoe đồng hồ máy thu).
2: mã vệ tinh truyền, qua đó biết được vệ tinh này là vệ tinh nào
3: thông tin về vệ tinh đó tại thời điểm nó phát bó tín hiệu (phát mốc)
4: một thông tin gửi kèm, miêu tả một số đặc điểm sai số, Huy Phúc chưa hiểu được hết.
Các nhóm 2,3,4 có được do máy thu giải mã bó tín hiệu thu được. Đây mới chính là thông tin nguyên bản, dùng cho các máy tính lớn làm việc thay máy tính nhỏ của máy thu.
Dựa vào cách tính toán Huy Phúc khẳng định máy thu hoạt động thế này:
A: Đầu tiên nó thực hiện một phép định vị. Qua đó, thời gian thực của nó và vị trí của nó được xác định.
B: Khi đồng hồ của nó đồng bộ với đồng hồ hệ thống, các phép đo thực hiện bằng cách đo khoảng cách, dựa vào thời gian tín hiệu truyền đến máy thu.
C: sau thời gian định kỳ, hay thực hiện phép đo khác, nó lặp lại bước A.
Nhờ thế, nó(máy thu) có thể xác định được khoảng cách bằng thời gian truyền tín hiệu. Các đồng hồ thạch anh có độ chính xác trong khoảng thời gian nhỏ cỡ 1 / một trăm triệu giây nay rất sẵn. Cỡ 1/ một triệu hay cỡ 1 / trên mười triệu càng sẵn. Nhưng trong những thời gian ngắn mà sử lý được dữ liệu thì khó. Vì vậy, sau khi đã đồng bộ được thời gian thực thì trong một khoảng thời gian ngắn (có thể đến một vài giờ, nhưng không ai dùng lâu thế), khi mà sai số đồng hồ thạch anh nhân với vận tốc ánh sáng nhỏ hơn sai số yêu cầu về chiều dài của độ chính xác thì dùng ngay thời gian đồng bộ đó để đo khoảng cách máy thu-vệ tinh.
Về sự phát triển của đồng hồ thạch anh. Huy Phúc xin lấy ví dụ: ngay cả ở một thị trường "nhược tiểu" là các cửa hàng linh kiện Hà Nội, ta có thể thiết kế một đếm 1/1 triệu giây bằng cỡ đầu ngón tay. Thạch anh dùng là 11.059.000Hz (cách viết tiếng Việt, dấu "." phân cách hàng nghìn). IC chính: CPU AMD89C2051. Tổng giá 50.000 nghìn VNĐ. Các bộ đếm cỡ 1/10 triệu giây và cao hơn cũng làm được và giá cũng chỉ cỡ vài trăm nghìn.
Nôm na: Máy thu định vị sơ bộ vị trí và thời gian thực của nó. Tiếp tục dùng đầu vào đó thực hiện các phép đo khoảng cách. Dùng những số liệu mới tăng độ chính xác.
Thế nó định vị sơ bộ thế nào, và tăng độ chính xác thế nào.
Và bản chất bài toán, được lập trình trên máy tính thông dụng, đầu vào là dữ liệu gốc-cũng như bài tán được thực hiện trên máy thu là:
Dựa vào hiệu khoảng cách-hay nói một cách dài dòng hơn là so sánh khoảng cách đến các vệ tinh
Đây là phương pháp cổ truyền của các hệ định vị không đo góc.

Trước khi môt tả sơ bộ nguyên tắc. Huy Phúc xin ví dụ một chuyện cười "ra mồ hôi".
Khi xây dựng một hệ toạ độ trước đây, người ta đến Nam Mỹ dựng lên hai cái tháp đá. Dùng các phép đo xác định chính xác khoảng cách hai tháp đá đó.
Tiếp theo người ta cắm những mốc khác tạo thàng một lưới tam giác và dần dần đo góc nhìn giữa các mốc đó. Qua trình thực hiện việc này đưa đoàn người tiến sâu vào rừng rậm phía Nam.
Đoàn người đã đi xa, một viên sĩ quan quân đội thấy hai tháp đá ở những chỗ không trang trọng tí nào, không xứng tầm là mốc của việc đo chiều dài kinh tuyến. Ông ta liện thực hiện một việc rất quan trọng với lịch sử và khoa học: đưa hai tháp đá ra chỗ dễ nhìn hơn.
Khi đoàn người trở về. Theo các bác họ làm thế nào. May là họ còn đủ tiền để thực hiện lại từ đầu.
Đây là một chuyện hài hước có thật, nhưng nó nói lên: việc đo góc nhìn có thể thực hiện một cách rất chính xác, còn đo khoảng cách thì khó. Nên người ta làm thế để chỉ đo khoảng cách ít lần thôi, còn đâu là đo góc.
Nhưng các tầu biển lêng đênh và các chú lính đang bắn nhau không thể thự hiện tam giác đạc để nói cho Tomahow biết mục tiêu ở đâu được.
Đó là mục đích đầu tiên của hệ định vị dùng vệ tinh. Cũng nhờ hệ này, người ta nối được các lưới tam giác đạc rất chính xác nhưng quy mô nhỏ lại với nhau trong hệ toạ độ toàn cầu.
Bằng nhiều cách, GPS đầu tiên được thiết kế với sai số 30cm có thể đạt độ chính xác rất cao, nhiều khi đến cỡ cm trong hệ toạ độ toàn cầu.

Vấn đề khác nhau bản chất ở đây giữa quan điểm của gps và bạn Huy Phúc là:
- Dựa vào hiệu khoảng cách-hay nói một cách dài dòng hơn là so sánh khoảng cách đến các vệ tinh (Huy Phúc)
- Dựa vào khoảng cách đến các vệ tinh (gps)
Từ trước đến giờ, bạn Huy Phúc chỉ thuần tuý dựa trên các suy luận của mình và các hệ định vị khác dựa trên nguyên tắc đo xa rada. Bạn Huy Phúc có ưu thế hoàn toàn về lĩnh vực này do bạn đang làm việc trong lĩnh vực có liên quan như bạn đã nói. Ngoài ra, một nhận xét khác qua cách trình bày của Huy Phúc, đó là bạn được đào tạo bài bản về lĩnh vực rada hoặc lĩnh vực có liên quan.
Còn gps là dân amateur nên không đủ cơ sỏ lý luận và tính toán nên chỉ biết trích dẫn các nguồn thông tin từ các website khác nhau, từ các trang cá nhân cho tới trang của các trường Đại học trong và ngoài nước. Lần này gps xin trích dẫn Bộ Quốc Phòng Mỹ vậy.
Như các bạn đã biết hệ GPS là của BQP Mỹ. Hệ này có 3 thành phần: không gian, điều khiển và người dùng. Để cho phép các nhà sản xuất dân dụng tiếp cận hệ thống để nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và đưa ra thị trường các sản phẩm dân dụng cho người dùng, việc đầu tiên là BQP Mỹ phải xuất bản một cuốn sách mô tả hệ thống, các đặc tính của nó phục vụ cho mục đích này. Cuốn sách đó có tên là: ?oNAVSTAR GPS USER EQUIPMENT INTRODUCTION?, các bạn có thể tìm thấy cuốn này tại đây: http://www.navcen.uscg.gov/pubs/gps/gpsuser/gpsuser.pdf
Trong cuốn sách trên, mục 1.1 GENERAL DESCRIPTION viết:
The ranging codes broadcast by the satellites enable a GPS receiver to measure the transit time of the signals and thereby determine the range between each satellite and the receiver. The navigation data message enables a receiver to calculate the position of each satellite at the time the signals were transmitted. The receiver then uses this information to determine its own position, performing calculations similar to those performed by other distance-measuring navigation equipment. Conceptually, each range measurement defines a sphere centered on a satellite. The common intersection point of the spheres on or near the earth's surface defines the receiver position.
Gps một lần nữa, không khẳng định là phương pháp đo do bạn Huy Phúc trình bày là sai, mà chỉ nói rằng, đó không phải là giải pháp được chọn cho hệ GPS. Vả lại, khi đã có khoảng cách rồi, thì việc xác định vị trí dựa trên nguyên tắc quĩ tích, là giao của các mặt cầu là hợp lý hơn. Giả sử bạn có 2 khoảng cách, thì vị trí của bạn là một điểm nằm trên đường tròn giao tuyến giữa 2 mặt cầu có tâm là 2 vệ tinh và bán kính là các khoảng cách đã biết. Nếu ta hy sinh cao độ, giả sử trái đất là một mặt cầu thì giao điểm của đường tròn này với mặt cầu trái đất sẽ thu gọn chỉ còn 2 điểm, loại điểm lơ lửng trên không trung, bạn sẽ có kinh độ và vĩ độ của mình (chưa biết cao độ). Trong khi đó, phương pháp hiệu khoảng cách trong trường hợp này chỉ làm phức tạp thêm vấn đề, tạo ra một mặt hyperboloid (chứ không phải là đường tròn) làm cho không gian nghiệm mở rộng ra.
GPS
Lat 10o48.528'
Lon 106o44.203'
UTM 48
689874 E
1195378 N
Được gps sửa chữa / chuyển vào 19:18 ngày 07/06/2003