GPS là tên viết tắt của cụm từ “Global Positioning System”, còn được gọi là hệ thống định vị toàn cầu. GPS là một hệ thống gồm rất nhiều vệ tinh bay trên quỹ đạo trái đất, có thể hoạt động tốt trong mọi điều kiện thời tiết cũng như bất kể nơi đâu. Ứng dụng định vị GPS này cũng hoạt động liên tục suốt 24 giờ và có thể hoàn toàn miễn phí đối với một số dịch vụ
Với những tính năng ưu việt, GPS trong quân sự có ý nghĩa vô cùng quan trọng. Từ những ngày đầu, hệ thống này được phát triển với mục tiêu chính là ứng dụng trong quân sự. Và đến nay, ứng dụng GPS trong quân sự vẫn luôn giữ được vai trò của nó. Hãy cùng tìm hiểu thêm về các ứng dụng của GPS trong quân sự trong bài viết dưới đây.
Cấu tạo của GPS
Một hệ thống GPS bao gồm 3 thành phần chính: Trạm không gian (Space Segment), trung tâm điều khiển (Control Segment) và máy thu tín hiệu GPS (User Segment).
- Trạm không gian gồm 30 hệ thống vệ tinh phát tín hiệu GPS bay trên quỹ đạo xung quanh Trái Đất (với 27 vệ tinh chính và 3 vệ tinh dự phòng).
- Trung tâm điều khiển với 5 trạm điều hành tại mặt đất.
- Máy thu tín hiệu GPS gồm các thiết bị, bộ thu và phân tích sóng vệ tinh GPS.
Nguyên lý hoạt động của GPS
Hệ thống định vị toàn cầu (GPS) là một công nghệ dựa trên mạng lưới vệ tinh có nguyên lý hoạt động như sau:
- Truyền Tín Hiệu: Mỗi vệ tinh GPS liên tục phát ra tín hiệu vô tuyến bao gồm thông tin về vị trí hiện tại của vệ tinh và thời gian phát tín hiệu.
- Đo Độ Trễ Thời Gian: Khi thiết bị GPS nhận tín hiệu từ ít nhất 4 vệ tinh, nó sẽ đo thời gian mà tín hiệu từ mỗi vệ tinh cần để đến được thiết bị. Thời gian này cho phép tính toán khoảng cách từ thiết bị đến từng vệ tinh, vì tín hiệu di chuyển với tốc độ ánh sáng.
- Xác Định Vị Trí: Sử dụng phương pháp trilateration, thiết bị GPS tính toán vị trí của nó dựa trên khoảng cách từ ít nhất 4 vệ tinh. Với dữ liệu này, thiết bị xác định tọa độ ba chiều (vĩ độ, kinh độ, và độ cao) cùng với thời gian chính xác.
Những ứng dụng điển hình của GPS trong quân sự
Từ việc định vị và điều hướng chính xác đến theo dõi và quản lý tài sản, GPS trong quân sự mang lại nhiều lợi ích quan trọng. Các ứng dụng của GPS không chỉ giúp cải thiện hiệu quả tác chiến mà còn tăng cường khả năng bảo vệ an ninh quốc gia.
Điều hướng, dẫn đường
Ứng dụng GPS trong quân sự lần đầu tiên được quân đội Mỹ đưa vào áp dụng vào năm 1993 với mục tiêu chính là để dẫn đường cho các phương tiện di chuyển, cũng như đơn vị chiến đấu có thể hợp nhất và dễ dàng nắm bắt thông tin hoạt động.
Có thể nói ứng dụng phổ biến nhất của GPS trong quân sự chính là giúp cho những phương tiện di chuyển đi theo đúng phương hướng, lộ trình đưa ra. Trong quá trình quản lý quân sự, GPS cung cấp khả năng định vị chính xác, hỗ trợ mang đến những thông tin cần thiết để đảm bảo di chuyển an toàn và đưa ra lộ trình, hướng đi thích hợp trong các tình huống khẩn cấp.
Bằng việc áp dụng này, công nghệ GPS đã nâng cao tỷ lệ chính xác đến mục tiêu lên đến hơn 90% với tầm hoạt động lên đến hàng nghìn kilomet.
Theo dõi hành trình, định vị phương tiện di chuyển
GPS trong quân sự được ứng dụng để theo dõi và định vị phương tiện di chuyển của đối phương đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ an ninh quốc gia. Công nghệ GPS đã trở thành một công cụ không thể thiếu trong việc giám sát hành trình và vị trí của các phương tiện quân sự đối phương. Nhờ có GPS, các cơ quan quản lý và chỉ huy quân sự có thể dễ dàng theo dõi tình hình trong thời gian thực, cho phép họ nhanh chóng ứng phó với các tình huống khẩn cấp và đưa ra những giải pháp chiến lược phù hợp.
Kiểm soát, quản lý trang thiết bị, vật tư
Ngoài khả năng theo dõi và định vị, công nghệ GPS còn hỗ trợ hiệu quả trong việc kiểm soát và quản lý tài sản của quân đội, đặc biệt là số lượng xe và phương tiện. GPS trong quân sự cho phép giám sát và quản lý một hoặc nhiều phương tiện cùng lúc với độ chính xác cao và nhanh chóng, từ đó tối ưu hóa việc sử dụng và bảo dưỡng trang thiết bị quân sự.
Lưu trữ, xem lại lộ trình của các phương tiện
Ứng dụng GPS trong quân sự cho phép ghi lại và lưu trữ lộ trình di chuyển của từng phương tiện, đồng thời hiển thị chúng trên cùng một màn hình theo dõi. Điều này không chỉ hỗ trợ việc giám sát hoạt động của các phương tiện mà còn tăng cường khả năng kiểm soát và quản lý nhờ vào việc lưu trữ dữ liệu lộ trình theo thời gian hoặc theo vận tốc tùy chọn.
Phòng thủ điện tử
Công nghệ GPS trong quân sự không chỉ đóng vai trò quan trọng trong việc định vị và điều hướng mà còn là một phần không thể thiếu trong chiến lược tác chiến điện tử của quân đội hiện đại.
Tấn công không phải là cách duy nhất mà kẻ thù có thể tiến hành chiến tranh GPS. Quân địch có thể phòng thủ điện tử bằng cách gây nhiễu tín hiệu GPS và ngăn chặn hoạt động của các thiết bị quân sự khác. Ngoài ra, tín hiệu GPS có thể bị gián đoạn do sự can thiệp cố ý và vô ý.
Điều này bắt nguồn từ điểm yếu tương đối của tín hiệu GPS và khả năng dễ bị tấn công điện tử của nhiều máy thu. Các cuộc thử nghiệm cho thấy một máy gây nhiễu 1 watt có thể khiến máy thu GPS thương mại bị nhiễu ở khoảng cách hai mươi hai km – và rất khó để tìm và phá hủy một số lượng lớn máy gây nhiễu có kích thước nhỏ.
Bước đầu tiên trong cuộc chiến chống gây nhiễu GPS có thể là loại bỏ càng nhiều máy thu thương mại khỏi quân đội càng tốt. Bước thứ hai là tăng cường sự tinh vi của thiết bị GPS trong quân sự.
Trong bối cảnh này, các hệ thống GPS trong quân sự được thiết kế với khả năng phát hiện và đối phó với các loại nhiễu này. Các kỹ thuật chống nhiễu tiên tiến, như sử dụng các bộ lọc thông minh và anten định hướng, giúp bảo vệ tín hiệu GPS khỏi bị gián đoạn, đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy trong việc xác định vị trí.
GPS được tích hợp vào các hệ thống tình báo điện tử để hỗ trợ việc thu thập và phân tích dữ liệu từ các nguồn phát sóng của đối phương. Bằng cách xác định vị trí và theo dõi các nguồn phát sóng đáng ngờ, quân đội có thể nắm bắt thông tin quan trọng về các hoạt động của đối thủ, từ đó triển khai các biện pháp phòng thủ hoặc tấn công phù hợp.
Độ chính xác của GPS là gì?
Độ chính xác của GPS phản ánh mức độ khớp giữa vị trí được hiển thị và vị trí thực tế. Mặc dù các vệ tinh trong hệ thống GPS phát tín hiệu liên tục từ không gian, độ chính xác của vị trí nhận được phụ thuộc vào một số yếu tố như:
- Số lượng vệ tinh khả dụng: Để xác định vị trí chính xác, thiết bị GPS cần tín hiệu từ ít nhất 4 vệ tinh. Càng nhiều vệ tinh trong tầm nhìn, độ chính xác càng cao.
- Độ che phủ: Các vật cản như tòa nhà cao tầng, núi non, hoặc cây cối có thể chặn tín hiệu GPS, làm giảm độ chính xác. Điều này đặc biệt quan trọng trong các khu vực đô thị dày đặc hoặc địa hình phức tạp.
- Điều kiện khí quyển: Tín hiệu GPS phải đi qua tầng đối lưu và tầng điện ly của khí quyển, có thể bị ảnh hưởng bởi các điều kiện như sự thay đổi của nhiệt độ, độ ẩm, hoặc hoạt động của mặt trời.
- Sai số thời gian: Các vệ tinh GPS có đồng hồ nguyên tử rất chính xác, nhưng dù chỉ một sai số nhỏ trong thời gian cũng có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của vị trí được tính toán.
- Nhiễu đa đường: Xảy ra khi tín hiệu GPS phản xạ từ các bề mặt như tòa nhà hoặc mặt nước trước khi đến thiết bị nhận, dẫn đến độ trễ và sai số trong định vị.
GPS trong quân sự có độ chính xác như thế nào?
Lỗi phạm vi người dùng (URE) của các tín hiệu GPS trong không gian giữa GPS dân dụng và GPS quân sự là tương tự nhau. Tuy nhiên, hầu hết các thiết bị dân sự hiện nay chỉ sử dụng một tần số GPS, trong khi thiết bị thu tín hiệu GPS quân sự sử dụng hai tần số. Việc sử dụng thiết bị thu GPS hai tần số giúp cải thiện độ chính xác bằng cách hiệu chỉnh tín hiệu.
Ứng dụng GPS trong quân sự có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong sự phát triển, bảo vệ an toàn của một quốc gia. Không những vậy, công nghệ GPS ngày này còn được ứng dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực đời sống.
