Hiện nay, ứng dụng hệ thống định vị GPS không chỉ dừng lại ở việc xác định vị trí vật thể mà còn mở rộng thêm tính năng tiện ích khác. Bởi vậy, nếu hiểu rõ về bản chất định vị là gì, người dùng có thể tận dụng được mọi lợi ích tuyệt vời mà công nghệ này đem lại.
Định vị GPS là gì?
GPS là thuật ngữ chữ viết tắt của cụm từ “Global Positioning System”, hệ thống định vị trên toàn cầu, thiết lập nhằm xác định vị trí chính xác của vật thể trên Trái Đất dựa vào vị trí của vệ tinh nhân tạo. Hệ thống định vị GPS này được Bộ quốc phòng Mỹ thiết kế, vận hành và quản lý, sử dụng vào mục đích thương mại trên phạm vi toàn cầu.
Hệ thống GPS ra đời được coi là một trong những bước ngoặt vĩ đại, to lớn của khoa học, đem đến nhiều lợi ích thiết thực với cuộc sống của con người. Công nghệ này ứng dụng phổ biến ở nhiều lĩnh vực, bao gồm: khoa học, quân sự, QP AN, giao thông vận tải và trắc địa, thủy văn cũng như là các ngành công nghiệp khác,…
Tổng hợp thành phần của hệ thống định vị
Hệ thống định vị GPS gồm 3 bộ phận cấu thành:
- Phần không gian: gồm 30 vệ tinh, bên cạnh 27 vệ tinh hoạt động là 3 vệ tinh dự phòng, chúng chuyển động trên 6 mặt phẳng của quỹ đạo xoay quanh Trái Đất. Các vệ tinh hoạt động nhờ năng lượng mặt trời, nguồn pin dự phòng.
- Phần điều khiển: gồm 5 trạm kiểm soát đặt cách đều trên Trái Đất, có 1 trạm kiểm soát trung tâm và 4 trạm kiểm soát còn lại hoạt động tự động, chúng có chức năng kiểm soát vệ tinh, điều khiển đi đúng hướng theo quỹ đạo và thông báo thời gian chính xác.
- Phần sử dụng: là những thiết bị nhận tín hiệu vệ tinh và toàn bộ những người dùng sử dụng thiết bị này.
Thành phần của hệ thống GPS được phối hợp với nhau nhằm cung cấp một cách chính xác vị trí mong muốn của người dùng. GPS hoạt động tốt trong mọi điều kiện thời tiết, ở bất cứ vị trí nào trên Trái Đất. Một số dịch vụ được ứng dụng định vị GPS cung cấp hoàn toàn miễn phí trên thị trường.
Hiện nay, GPS triển khai trên nhiều hạ tầng với nhiều thiết bị trên điện thoại thông minh, máy tính bảng, hay laptop, đồng hồ thông minh,… nhằm mục đích đáp ứng tối đa nhu cầu người dùng.
Nguyên tắc vận hành của hệ thống định vị GPS
Theo lý thuyết, vị trí 1 điểm trên mặt đất sẽ được tham chiếu với vị trí của các vệ tinh khác và trung tâm tín hiệu trung gian ở trên mặt đất. Khoảng cách này được đo bằng công thức như sau: Quãng đường bằng tích của vận tốc với thời gian. Vận tốc ở đây là vận tốc truyền tín hiệu, thời gian được đo bằng đồng hồ nguyên tử và có độ chính xác cực kỳ cao.
Bởi vậy, khi nhận tín hiệu từ vệ tinh thì thiết bị sẽ tự động tính toán khoảng cách giữa thiết bị và vệ tinh bằng phương pháp trên. Tuy nhiên, ở một số trường hợp, định vị GPS có thể tính toán sai vị trí, việc sai số là khá ít, có thể chỉ là vài mét, hoặc là vài trăm mét.
Sai số được hiển thị trên màn hình thiết bị chỉ là sai số dựa trên phân tích tín hiệu thu nhận được, trên thực tế thì ko ai biết đc chính xác. Bởi vì các vệ tinh hay trái đất và cả chúng ta đều đang di chuyển liên tục đồng thời cũng đang ở trạng thái thời gian thực.
Xác định tọa độ của GPS trên thị trường hiện nay
Mỗi ngày vệ tinh định vị GPS sẽ bay hai lần xoay quanh Trái Đất theo quỹ đạo và phát tín hiệu xuống Trái Đất. Máy thu GPS có nhiệm vụ nhận thông tin, tính toán vị trí của người dùng chính xác nhất có thể.
Điều kiện để có được một vị trí chính xác là máy thu tín hiệu cần phải nhận được thông tin từ ít nhất 3 vệ tinh thì mới có thể tính ra được 2 chiều kinh độ và vĩ độ. Từ đó có thể theo dõi chuyển động, tính theo được độ cao, hợp với 2 chiều kia để tạo thành vị trí 3 chiều. Sau khi nhận diện được vị trí người dùng thì máy thu GPS sẽ tính phát ra tín hiệu như hướng chuyển động, tốc độ, hay khoảng hành trình, thời gian mà mặt trời mọc và lặn,…
Trên mặt đất bố trí 1 trạm điều khiển trung tâm cùng với 4 trạm điều khiển nằm trung tâm tại các địa điểm Thái Bình Dương, Đại Tây Dương, Ấn Độ Dương và cuống cùng là phía Tây Thái Bình Dương. Các trạm này tạo ra một vành đai xoay quanh Trái Đất điều khiển hoạt động của các vệ tinh.
Tại các trạm này có thiết bị thu GPS, số liệu nhận được ở các trạm được gửi về trạm trung tâm. Trạm trung tâm dùng các số liệu này cùng với số liệu của chính mình để cho ra kết quả đo đạc chính xác. Từ đó định vị GPS cung cấp tới người sử dụng thông qua sóng.
Phân loại công nghệ định vị GPS hiện nay
Hiện nay, có nhiều hệ thống GPS được phát triển và đưa vào ứng dụng. Tuy nhiên chúng tôi sẽ chỉ liệt kê ra 4 dòng công nghệ GPS được ứng dụng phổ biến nhất cũng như là được yêu thích nhất bởi người dùng trên toàn cầu hiện nay.
Công nghệ định vị A-GPS
A-GPS tên đầy đủ là Assisted GPS. Đây không hẳn là một dạng GPS mà đây là phiên bản nâng cấp hơn của định vị GPS thời kỳ đầu. A-GPS tối đa hóa tất cả các ứng dụng xuất hiện trên nền tảng GPS cũ như việc tăng tốc độ tính toán, upload vị trí trực tiếp của vật thể đang được định vị.
Đồng thời giảm tải dung lượng cần có, cập nhật các vị trí thường xuyên. Bởi vì A-GPS khá nhẹ nêm đang được sử dụng rất rộng rãi trên thiết bị di động, đặc biệt là điện thoại thông minh.
GLONASS
GLONASS là một hệ thống định vị toàn cầu phát triển bởi Nga, có khá nhiều tính năng bổ sung so với nền tảng của GPS nguyên bản. Bạn không cần kết nối mạng nhưng vẫn bắt được tín hiệu công nghệ GPS này.
Không phân biệt bạn đang ở đồng bằng, cao nguyên, hay núi cao, vùng biển, những vị trí hẻo lánh trên Trái Đất đều được định vị chi tiết rõ ràng.
Đặc biệt GLONASS không chạy dưới nền các ứng dụng khác, nó sẽ chỉ kích hoạt khi người dùng trực tiếp yêu cầu thế nên tối ưu hóa được thời gian chạy pin của thiết bị định vị. Hiện nay, hệ thống này được sử dụng phổ biến trên các thiết bị di động.
Định vị GPS Trung Quốc – BDS
BDS là dự án của Trung Quốc, phát triển hệ thống vệ tinh định vị độc lập, ban đầu chỉ sử dụng ở khu vực nội địa tuy nhiên nay đã phát triển rộng rãi ra toàn cầu. BDS có tên gọi đầy đủ là The BeiDou Navigation Satellite System, được sử dụng rộng rãi trong định vị giao thông, khu vực biển và dự báo thời tiết, thiên tai, thuỷ điện,…
Galileo
Galileo là hệ thống định vị toàn cầu giống với GPS, GLONASS hay Bắc Đẩu, thuộc quyền sở hữu của Liên minh châu Âu EU. Galileo khác biệt so với GPS của Hoa Kỳ và GLONASS ở Liên bang Nga bởi nó là hệ thống định vị được điều hành, chịu quản lý bởi tổ chức dân dụng, phi quân sự.
Ưu, nhược điểm ở hệ thống định vị GPS
Được xem là hệ thống định vị hiện đại, phát triển bậc nhất thế giới. Nhưng, GPS vẫn có được những ưu và cả những nhược điểm nhất định, cụ thể là
Ưu điểm
Định vị GPS là một tính năng cực kì cao cấp của thời đại công nghệ 4.0. Cung cấp cho người dùng vị trí chính xác và cập nhật liên tục. GPS có chức năng liên kết với bản đồ, tìm đường đi cho người dùng. Ngoài ra. thiết bị GPS hiện nay đã được trang bị nhiều tính năng bổ trợ, cung cấp nhiều tiện ích tối đa phục vụ cho nhu cầu của người dùng.
Ứng dụng nổi bật tạo nên điểm mạnh của thiết bị định vị là ngoài cung cấp vị trí thì chúng còn đo đạc và ghi lại hành trình của vật thể, cho phép truy cập hình ảnh từ vệ tinh, cho biết hướng đi và tốc độ di chuyển.
GPS có khả năng cảnh báo nguy hiểm, kết nối với phần mềm định vị thứ ba trong việc hỗ trợ an ninh. Bạn có thể định vị chiếc xe máy bằng cách truy cập GPS của chiếc xe, có thể khóa xe ở xa hoặc lấy hình ảnh của tên trộm.
Nhược điểm của định vị GPS là gì?
GPS sẽ rất tốn pin của vật chủ, nếu không được sử dụng đúng cách GPS sẽ là một công cụ gây nguy hiểm lớn cho mọi người. Người dùng dễ dàng bị kẻ gian như hacker theo dõi quá trình di chuyển của mình mà không hề hay biết, cũng như cách mà cha mẹ theo dõi con cái mình bằng việc cho chúng đeo thiết bị gắn GPS như đồng hồ thông minh.
Ứng dụng của định vị GPS trên thiết bị thông minh
Hệ thống GPS ra mắt được xem là bước ngoặt vĩ đại, đem lại lợi ích to lớn với cuộc sống con người hiện nay. Tác dụng của thiết bị định vị GPS đem đến cho thị trường:
- Ứng phó khẩn cấp: Khi tai nạn xe hơi xảy ra thì tín hiệu GLONASS sẽ tự động gửi tới cơ quan chức năng gần nhất.
- Nhu cầu giải trí: GPS tích hợp các trò chơi như Pokemon Go để xác định vị trí bạn bè gần nhau,..
- Sức khỏe và thể dục: Smartwatch, thiết bị đeo thông minh nhằm theo dõi hoạt động thể dục như khoảng cách chạy hay đạp xe nhờ sự hỗ trợ của GPS.
- Xác định vị trí của người sử dụng, tìm ra đường đi với bản đồ.
- Đo được quãng đường di chuyển thậm chí là tốc độ di chuyển.
- Quản lý danh mục yêu thích, bản đồ dẫn đường cho người dùng.
- Cho phép người dùng đính kèm tọa độ địa lý khi chụp ảnh, cho biết lộ trình của đoạn đường sắp đi.
- Tìm kiếm và định vị các thiết bị bị mất, bị khoá điện thoại từ xa.
- Tối ưu hóa kết quả tìm kiếm, những kết quả gần vị trí đứng được ưu tiên lên đầu.
Lời kết
Như vậy, hệ thống định vị GPS được phát triển, ứng dụng linh hoạt trên nhiều tính năng để có thể phù hợp với nhu cầu người dùng. Việc tìm hiểu kỹ về GPS và cách ứng dụng nó trên thiết bị cụ thể giúp người dùng tận dụng được tất cả những lợi ích mà công nghệ này đem lại.
