Buzz
Ngày nay, phần lớn các thiết bị di động như smartphone, tablet (ví dụ: Samsung Galaxy Tab S9, Samsung Galaxy Tab S9 FE Plus), laptop hay đồng hồ thông minh đều được tích hợp công nghệ định vị GPS. Đây là một công nghệ tiên tiến, mang lại nhiều tiện ích cho người sử dụng. Vậy GPS thực chất là gì? Cùng điểm qua những thông tin cơ bản dưới đây nhé.
1. GPS là gì?
GPS (viết tắt của Global Positioning System) hay còn gọi là hệ thống định vị toàn cầu, là một hệ thống xác định vị trí dựa vào tín hiệu từ các vệ tinh nhân tạo do Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ thiết kế, xây dựng, quản lý và vận hành, được triển khai trên quỹ đạo trong không gian.
Tại một thời điểm nhất định, vị trí của một điểm bất kỳ trên mặt đất có thể được xác định chính xác nếu biết được khoảng cách từ điểm đó đến ít nhất ba vệ tinh khác nhau.
GPS vận hành dựa trên các trạm phát sóng vô tuyến và có khả năng hoạt động mọi lúc, mọi nơi trên trái đất suốt 24 giờ, bất chấp điều kiện thời tiết và đặc biệt là hoàn toàn miễn phí.
2. Cách thức hoạt động của hệ thống GPS
Các vệ tinh GPS di chuyển quanh Trái Đất hai lần mỗi ngày theo quỹ đạo cố định và phát tín hiệu chứa dữ liệu xuống mặt đất. Máy thu GPS tiếp nhận các tín hiệu này và sử dụng các phép toán lượng giác để xác định chính xác vị trí người dùng.
Cơ chế hoạt động của GPS
GPS hoạt động dựa trên nguyên lý so sánh thời điểm vệ tinh phát tín hiệu với thời điểm thiết bị nhận được tín hiệu đó. Sự chênh lệch thời gian cho biết khoảng cách từ thiết bị đến vệ tinh. Khi đo được khoảng cách đến nhiều vệ tinh, máy thu GPS sẽ xác định và hiển thị vị trí người dùng trên bản đồ điện tử.
Để xác định vị trí hai chiều (kinh độ và vĩ độ), thiết bị cần thu tín hiệu từ ít nhất 3 vệ tinh. Nếu có tối thiểu 4 vệ tinh, hệ thống sẽ tính được vị trí ba chiều (kinh độ, vĩ độ và độ cao). Sau khi định vị được vị trí người dùng, GPS còn có thể cung cấp các thông tin khác như tốc độ, hướng đi, hành trình di chuyển và nhiều dữ liệu liên quan khác.
3. Những hệ thống định vị khác
Ngoài GPS, còn tồn tại một số hệ thống định vị khác có chức năng tương tự nhưng ít được biết đến hơn. Hiện nay, nhiều thiết bị công nghệ hiện đại đã tích hợp các hệ thống định vị này để phối hợp hoạt động, giúp định vị chính xác và hiệu quả hơn.
A-GPS (Assisted GPS)
A-GPS là phiên bản cải tiến của công nghệ GPS. Công nghệ này được áp dụng phổ biến trên các thiết bị di động, đặc biệt là điện thoại thông minh. A-GPS giúp tăng tốc độ xác định vị trí đáng kể và rút ngắn thời gian khởi động GPS, tuy nhiên cần có kết nối mạng để hoạt động hiệu quả.
GLONASS
GLONASS là mạng lưới định vị toàn cầu của Nga, gồm 24 vệ tinh hoạt động mà không cần dùng đến kết nối mạng. Khi bạn ở khu vực có mây dày hoặc bị che khuất bởi các tòa nhà cao tầng, thiết bị của bạn sẽ kết hợp GLONASS với GPS để cải thiện khả năng định vị.
GLONASS
Ngày nay, hầu hết smartphone đều tích hợp cả GLONASS và GPS nhằm tận dụng tối đa khả năng định vị của hai hệ thống. Nếu một hệ thống gặp sự cố, thiết bị sẽ tự động chuyển sang sử dụng hệ thống còn lại.
BDS
Là hệ thống định vị lớn thứ ba trên thế giới, do Trung Quốc phát triển, còn được biết đến với tên gọi định vị Bắc Đẩu hoặc The BeiDou Navigation Satellite System. Hệ thống này được xây dựng nhằm đảm bảo tính độc lập, không phụ thuộc vào bất kỳ quốc gia nào về công nghệ định vị.
Ban đầu, hệ thống BDS chỉ hoạt động trong phạm vi nội địa Trung Quốc. Tuy nhiên đến nay, BDS đã chính thức được công nhận và đưa vào Hệ thống Hoa tiêu Vô tuyến Toàn cầu (WWRNS). BDS hiện đang được ứng dụng phổ biến trong định vị giao thông, hàng hải, dự báo thời tiết, cảnh báo thiên tai, thuỷ điện,...
BDS có khả năng tương thích với cả hệ thống định vị GPS của Mỹ và GLONASS của Nga. Nhiều dòng điện thoại thông minh đến từ Trung Quốc hiện đã tích hợp công nghệ định vị Beidou, tiêu biểu như các sản phẩm của Xiaomi, OPPO,...
Galileo
Galileo là hệ thống định vị được Liên minh Châu Âu phát triển, thường được sử dụng cho mục đích quản lý dân sự và phi dân sự với độ chính xác cao.
Hệ thống định vị Galileo được xây dựng nhằm mục đích tránh sự phụ thuộc vào hệ thống GPS của Mỹ và GLONASS của Nga. Đây là một hệ thống miễn phí, phục vụ toàn cầu và có độ chính xác vượt trội.
QZSS
QZSS là hệ thống vệ tinh định vị, dẫn đường và đo thời gian do Nhật Bản nghiên cứu và phát triển. Hệ thống này không hoạt động độc lập mà thường được sử dụng kết hợp với GPS của Mỹ hoặc các hệ thống định vị khác để tăng cường độ chính xác trong việc định vị.
QZSS
Hệ thống QZSS của Nhật Bản sử dụng 4 vệ tinh, trong đó có một vệ tinh luôn hoạt động ngay phía trên lãnh thổ Nhật. Hệ thống được thiết kế với góc phủ sóng riêng biệt và phạm vi bao phủ rộng, giúp đảm bảo tín hiệu không bị cản trở bởi các công trình hay cây xanh. Nhật Bản cho phép người dùng sử dụng QZSS miễn phí nếu thiết bị của họ tương thích với hệ thống này.
QZSS chủ yếu được triển khai tại khu vực Đông Á và Thái Bình Dương
Vì hiện tại chỉ có 4 vệ tinh hoạt động, Nhật Bản đã phát triển QZSS để phục vụ thế mạnh công nghệ của mình, tập trung chủ yếu vào các ứng dụng tự động và hướng đến thị trường châu Á - Thái Bình Dương.
IARNSS
IRNSS là hệ thống định vị khu vực do Ấn Độ phát triển, phục vụ cho cả mục đích quân sự và dân sự ở khu vực Ấn Độ và phía bắc Ấn Độ Dương. Hệ thống hỗ trợ quản lý hoạt động quân sự, dự báo thảm họa, cũng như định hướng và giám sát hành trình của các phương tiện như xe tải hay tàu biển.
IRNSS cung cấp dịch vụ định vị chính xác cho người dùng trong và ngoài nước trong phạm vi 1.500 km tính từ biên giới Ấn Độ. Hệ thống bao gồm hai loại dịch vụ: dịch vụ định vị tiêu chuẩn (SPS) dành cho công chúng và dịch vụ định vị hạn chế (RS) chỉ dành cho người được cấp quyền và quân đội.
Hệ thống định vị IRNSS
4. Các ứng dụng của GPS trên thiết bị di động
Sự ra đời của hệ thống định vị GPS đã đánh dấu một bước tiến quan trọng trong khoa học, mang lại nhiều lợi ích to lớn cho cuộc sống con người hiện đại. Các ứng dụng của GPS bao gồm:
Trên điện thoại và các thiết bị di động
- Dẫn đường, cung cấp bản đồ, tìm kiếm thiết bị bị thất lạc.
Định vị thiết bị từ xa
- Gắn vị trí vào ảnh, tham gia game AR (như Pokémon Go,...).
- Đề xuất các dịch vụ gần người dùng (nhà hàng, giải trí, giao hàng,...).
Trong giao thông và logistics
- Quản lý đội xe và theo dõi lộ trình vận chuyển.
- Cung cấp dịch vụ xe buýt với định vị thời gian thực.
- Xe tự lái (kết hợp GPS với các cảm biến khác).
Trong thể thao và sức khỏe
- Đồng hồ thông minh giúp theo dõi quãng đường, tốc độ và tuyến đường.
Smartwatch và các thiết bị đeo thông minh có thể theo dõi các hoạt động thể dục của người dùng.
- Định vị tuyến đường thi đấu cho các môn đua xe, đạp xe.
An toàn & quản lý
- Theo dõi trẻ em và người cao tuổi.
- Cứu hộ khẩn cấp: xác định vị trí tai nạn và gửi tín hiệu cứu hộ.
- Quản lý thú cưng và tài sản (balo, xe cộ,...)
Ứng dụng mới
- Drone sử dụng GPS RTK để định vị, hỗ trợ nông nghiệp và đo đạc.
- Thực tế tăng cường (AR/VR) dựa trên vị trí của người dùng.
- Metaverse với định vị địa lý: tạo trải nghiệm thực tế ảo theo khu vực địa lý.
5. Những hạn chế của GPS
Với việc GPS hoạt động liên tục 24/7 và sự phát triển của công nghệ, người dùng có thể trở thành mục tiêu bị theo dõi bởi hacker mà không hề hay biết, tương tự như cách cha mẹ theo dõi con cái qua các thiết bị GPS như đồng hồ thông minh.
GPS được tích hợp vào đồng hồ đeo tay cho trẻ em
Bài viết này đã cung cấp thông tin về công nghệ định vị GPS cũng như các ứng dụng của nó trong các thiết bị di động. Tuy nhiên, bài viết vẫn còn một số thiếu sót, nếu bạn có bất kỳ câu hỏi hay góp ý, xin vui lòng để lại bình luận bên dưới!
