Khi nhắc đến hệ thống định vị toàn cầu, chúng ta thường nghĩ ngay đến GPS, A-GPS và GLONASS. Vậy GPS, A-GPS và GLONASS có nghĩa là gì? Tại sao chúng lại được sử dụng rộng rãi như vậy?
1. GPS là gì?
GPS, viết tắt của 'hệ thống định vị toàn cầu' (global positioning system), thực ra là một mạng lưới bao gồm 27 vệ tinh quay quanh trái đất. Trong số 27 vệ tinh này, 24 vệ tinh đang hoạt động, 3 vệ tinh còn lại là dự phòng trong trường hợp một trong 24 vệ tinh chính gặp sự cố. Dựa vào cách sắp xếp của các vệ tinh này, khi đứng dưới mặt đất, bạn có thể nhìn thấy ít nhất là 4 vệ tinh trên bầu trời vào bất kỳ thời điểm nào.
GPS cho phép mọi người trên toàn thế giới sử dụng một số tính năng của nó miễn phí. Vì vậy, bạn có thể sử dụng dịch vụ định vị trên các thiết bị nhận GPS để xác định vị trí của mình một cách chính xác mà không tốn phí.
Cơ chế hoạt động của GPS là gì?
Các vệ tinh GPS di chuyển theo hai quỹ đạo trong một ngày theo một lịch trình được tính toán chính xác và liên tục phát sóng tín hiệu chứa thông tin xuống Trái Đất. Các thiết bị thu GPS nhận tín hiệu này và giải mã bằng các phép tính toán lượng giác, từ đó tính toán và hiển thị được vị trí của người dùng.
Điện thoại thông minh của bạn (Android, Windows Phone, iOS) chính là một thiết bị định vị GPS. Nói một cách khác, điện thoại của bạn thu thập dữ liệu từ các vệ tinh GPS trên bầu trời. Dữ liệu này là gì? Đơn giản là mỗi vệ tinh cung cấp cho bạn thông tin về khoảng cách chính xác từ vị trí của bạn đến vệ tinh đó.
Cách hoạt động của GPS rất đơn giản, bạn có thể tưởng tượng như sau. Trên bản đồ có ba điểm cố định A, B, C. GPS cho bạn biết khoảng cách từ điểm A, B, C đến vị trí của bạn lần lượt là 3km, 2km, 2km.
- Đầu tiên: Vẽ một đường tròn với tâm là điểm A trên bản đồ, và bán kính là 3km.
/
- Điểm giao nhau của ba đường tròn là vị trí của bạn.
Điện thoại thông minh cần nhận tín hiệu từ ít nhất ba vệ tinh để xác định vị trí hai chiều và để theo dõi chuyển động của bạn. Khi nhận được tín hiệu từ ít nhất bốn vệ tinh, điện thoại sẽ xác định vị trí ba chiều. Khi đã xác định được vị trí của bạn, điện thoại có thể tính toán thông tin khác như tốc độ di chuyển, hướng chuyển động, đường đi, khoảng cách đến đích và nhiều thông tin khác. Để xác định vị trí chính xác, nhiều thiết bị GPS cần kết nối ít nhất bốn vệ tinh. Đó là lý do tại sao đôi khi việc xác định vị trí mất thời gian và cũng là lý do tại sao có thể mất tín hiệu GPS: điện thoại của bạn có thể kết nối với 1 hoặc 2 vệ tinh, nhưng 2 vệ tinh vẫn không đủ.
2. A-GPS (Assisted GPS) là gì?
- A-GPS (Assisted GPS) là phiên bản được cải tiến của GPS, một hệ thống hỗ trợ có thể cải thiện đáng kể hiệu suất định vị vị trí của bạn nhanh hơn so với việc sử dụng định vị thông thường bằng vệ tinh. A-GPS được phổ biến trên các thiết bị điện thoại thông minh (Android, Windows Phone, iOS), A-GPS sẽ sử dụng Wifi hoặc dữ liệu di động 3G để lấy thông tin nhanh chóng từ máy chủ A-GPS hỗ trợ, từ đó giúp điện thoại của bạn có thể định vị trong nhà mà không cần phải ra ngoài nơi có tầm nhìn trời rộng rãi như GPS thông thường.
3. GLONASS là gì?
- GLONASS (Globalnaya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema) là hệ thống định vị vệ tinh được phát triển bởi Nga và có các chức năng tương tự như GPS được sử dụng để xác định vị trí, cả iPhone và nhiều thiết bị Android đều sử dụng cả GLONASS và GPS để đảm bảo sự chính xác tối đa. Khi bạn ở trong khu vực có nhiều mây hoặc bị che phủ bởi các tòa nhà cao tầng, thiết bị của bạn sẽ kích hoạt GLONASS kết hợp với GPS. Điều này giúp thiết bị có thể được xác định bởi bất kỳ vệ tinh nào trong tổng số 55 vệ tinh trên toàn cầu (bao gồm cả vệ tinh của GLONASS và GPS), từ đó tăng độ chính xác của việc định vị. Tuy nhiên, GLONASS thường chỉ được sử dụng khi tín hiệu GPS yếu để tiết kiệm pin cho thiết bị.
GLONASS và GPS khác nhau như thế nào?
- Có một số điểm khác biệt cơ bản giữa GLONASS và GPS. Đầu tiên, GLONASS có ít vệ tinh hơn. GPS có 32 vệ tinh quay quanh trái đất trên 6 quỹ đạo, trong khi GLONASS chỉ có 24 vệ tinh trên 3 quỹ đạo. Điều này dẫn đến việc GLONASS có nhiều vệ tinh di chuyển theo cùng một quỹ đạo hơn GPS, làm giảm độ chính xác của việc định vị.
- Tuy nhiên, khác biệt lớn nhất giữa GPS và GLONASS là cách các vệ tinh liên lạc với thiết bị nhận. Với GPS, các vệ tinh sử dụng cùng một tần số vô tuyến nhưng với các mã khác nhau để liên lạc. Trong khi đó, với GLONASS, các vệ tinh sử dụng cùng một mã nhưng trên các tần số khác nhau. Điều này cho phép các vệ tinh liên lạc với nhau dù đang ở cùng một quỹ đạo bay.
GLONASS có định vị chính xác hơn GPS không?
- Độ chính xác của GLONASS tương đương với GPS. Tuy nhiên, điều này không luôn luôn đúng. Đầu thế kỷ 21, GLONASS gặp vấn đề dẫn đến việc hoạt động không chính xác. Điều này khiến Roscosmos (Cơ quan vũ trụ Nga) đặt mục tiêu là đưa GLONASS tiệm cận với GPS về độ chính xác và độ tin cậy vào năm 2011. Vào cuối năm 2011, GLONASS đã đạt được mục tiêu đó. Nó đã chứng minh đạt được độ chính xác trong điều kiện lý tưởng (không có mây, không gian mở hoặc không có nhiễu vô tuyến) ở mức 2,8 mét. Kết quả này chỉ kém GPS một chút nhưng vẫn hoàn toàn chấp nhận được cả về mặt thương mại lẫn quốc phòng. Tuy nhiên, độ chính xác của GLONASS còn phụ thuộc vào vị trí sử dụng. Nó cung cấp kết quả định vị chính xác hơn ở Bán cầu Bắc so với Bán cầu Nam do có nhiều trạm mặt đất hơn.
4. Các ứng dụng của định vị bằng vệ tinh là gì?
- Xác định vị trí khi di chuyển một cách chính xác, yêu cầu kết nối mạng internet và sử dụng các ứng dụng như Google Maps hoặc HERE MAPS để tìm đường đi chính xác nhờ vào hệ thống định vị GPS và GLONASS.
- Quản lý và điều hành phương tiện di chuyển
- Xác định vị trí xe, hướng di chuyển, và đường đi một cách chính xác.
- Bảo vệ phương tiện di động bằng cách theo dõi vị trí của xe tự lái hoặc quản lý lộ trình của đoàn xe
- Xác định vị trí xe một cách chính xác ở mọi điểm trên đường (vị trí của xe được hiển thị trên bản đồ thông qua tín hiệu nhấp nháy), cũng như xác định vận tốc và thời gian dừng hoặc di chuyển của xe, cung cấp thông tin về lộ trình hiện tại của xe (trực tuyến)
- Xem lại lộ trình di chuyển của xe theo thời gian và tốc độ di chuyển.
- Thống kê tổng số km bạn đã di chuyển trên bản đồ.
- Cảnh báo khi vượt quá tốc độ hoặc rời khỏi khu vực giới hạn.
- Chức năng ngăn chặn trộm cắp.