GPS là gì? Các ứng dụng thực tế trên thiết bị di động

Trong kỷ nguyên số, chúng ta ngày càng quen thuộc với các công nghệ định vị dựa trên hệ thống GPS. Tuy nhiên, không phải ai cũng thực sự hiểu rõ về nguyên lý hoạt động và ứng dụng của công nghệ này. Hãy cùng bài viết đi vào tìm hiểu GPS là gì và nguyên lý hoạt động của hệ thống này nhé.

1. GPS là gì?

Câu hỏi GPS là gì được rất nhiều người dùng thắc mắc quan tâm khi tiếp xúc sử dụng các ứng dụng có tích hợp công nghệ này. GPS (Global Positioning System) là một hệ thống định vị vệ tinh độc lập và toàn cầu do chính phủ Mỹ phát triển và quản lý.

Hệ thống này vận hành với một mạng lưới các vệ tinh nhân tạo đặt trên các quỹ đạo ở độ cao khoảng 20.200 km so với mặt đất. Những vệ tinh này liên tục phát ra các tín hiệu vô tuyến, cho phép các thiết bị GPS nhận diện và xác định chính xác vị trí, thời gian và tốc độ của đối tượng sử dụng.

Độc đáo ở chỗ, Global Positioning System hoạt động độc lập với các điều kiện thời tiết và địa hình, 24/7 mà không tính phí đối với người dùng. Việc truy cập và sử dụng GPS là hoàn toàn miễn phí, giúp nó trở thành một công nghệ định vị toàn cầu phổ biến và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như điều hướng, theo dõi, lập bản đồ và nhiều ứng dụng khác.

2. Lịch sử và quá trình phát triển

Về cơ bản, hệ thống định vị toàn cầu GPS đã đi qua một lịch sử phát triển vô cùng ấn tượng, từ một dự án quân sự đơn thuần trong những năm 1970 đến một công cụ không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại của chúng ta ngày nay.

Sự ra đời và tiến hóa của GPS gắn liền với những bước ngoặt quan trọng trong công nghệ vệ tinh và định vị. Bắt nguồn từ những nghiên cứu về việc sử dụng vệ tinh để xác định vị trí trên Trái Đất vào những năm 1950, GPS đã trải qua ba giai đoạn phát triển chính:

Giai đoạn 1 (Thập kỷ 70): Global Positioning System bắt đầu dưới dạng một dự án quân sự, được thử nghiệm và ứng dụng trong các hoạt động quân sự.
Giai đoạn 2 (Thập kỷ 80): Global Positioning System chính thức hoạt động và mở rộng sử dụng sang các lĩnh vực dân sự.
Giai đoạn 3 (Thập kỷ 90 đến nay): Global Positioning System trở thành một công cụ không thể thiếu trong nhiều khía cạnh của cuộc sống, từ định vị giao thông, điều hướng, đến quản lý tài nguyên thiên nhiên và nhiều lĩnh vực khác.

Sự phát triển không ngừng của GPS đã khẳng định vai trò quan trọng của nó không chỉ là công cụ định vị, mà còn là một phần không thể tách rời trong cuộc sống hiện đại.

3. Nguyên lý hoạt động của GPS

Hệ thống định vị toàn cầu GPS vận hành theo một cơ chế tuyệt vời. Các vệ tinh GPS được phóng lên quỹ đạo xung quanh Trái Đất, liên tục phát ra các tín hiệu mang thông tin về vị trí và thời gian của chúng. Những tín hiệu này như những “dấu vết” được các máy thu GPS nhận lấy và phân tích.

Thông qua việc so sánh thời gian phát đi và thời gian nhận được của các tín hiệu từ nhiều vệ tinh, máy thu GPS có thể tính toán chính xác vị trí của người dùng, cả về kinh độ, vĩ độ lẫn độ cao. Để xác định vị trí một cách đầy đủ, máy thu GPS cần nhận được tín hiệu từ ít nhất 4 vệ tinh.

Với nhiều vệ tinh hơn, hệ thống càng chính xác, có thể cung cấp thêm các thông tin như tốc độ, hướng di chuyển và dự đoán hành trình. Toàn bộ quá trình này diễn ra trong thời gian rất nhanh, cho phép người dùng được cập nhật vị trí một cách liên tục và chính xác.

Nhờ vào sự hoạt động ổn định và tin cậy của các vệ tinh GPS, hệ thống này đã trở thành một công cụ định vị không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại, phục vụ rất nhiều nhu cầu sử dụng khác nhau của con người.

4. Các ứng dụng của GPS trên thiết bị di động

Hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System) được xem là một trong những bước tiến quan trọng nhất của khoa học và công nghệ trong thời đại hiện nay. Sự ra đời và phát triển của hệ thống GPS không chỉ mang lại những lợi ích to lớn trong việc định vị và định hướng, mà còn có tác động sâu rộng đến nhiều lĩnh vực của cuộc sống.

Trước hết, GPS đã góp phần nâng cao đáng kể an toàn giao thông. Khi xảy ra tai nạn, hệ thống GLONASS (Global Navigation Satellite System) của Nga sẽ tự động phát tín hiệu khẩn cấp đến các cơ quan chức năng liên quan, cung cấp thông tin về vị trí và tình trạng của người dùng. Điều này giúp rút ngắn thời gian ứng cứu và cứu hộ, giảm thiểu tối đa thiệt hại về người và tài sản.

Ngoài ra, công nghệ GPS còn được tích hợp vào các thiết bị thông minh như smartwatch và các ứng dụng giải trí như Pokemon Go. Việc xác định vị trí và khoảng cách giữa các người chơi nhờ GPS đã mang lại những trải nghiệm mới mẻ và hấp dẫn trong lĩnh vực giải trí. Đồng thời, GPS cũng giúp các thiết bị đeo theo dõi và ghi lại các hoạt động thể dục, tạo điều kiện để người dùng cải thiện sức khỏe và nâng cao hiệu suất tập luyện.

Hệ thống định vị GPS còn đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa các hoạt động hàng ngày của con người. Người dùng có thể dễ dàng tìm đường đi, truy cập các địa điểm yêu thích và thậm chí tìm kiếm và định vị các thiết bị bị thất lạc. Hơn nữa, GPS còn giúp cá nhân hóa kết quả tìm kiếm dựa trên vị trí địa lý, ưu tiên hiển thị những địa điểm gần người dùng.

5. Nhược điểm của GPS

Bên cạnh những lợi ích rõ rệt, việc sử dụng hệ thống định vị GPS cũng đang nảy sinh những lo ngại về quyền riêng tư và an ninh thông tin. Nhờ vào sự hoạt động liên tục 24/7 của GPS và sự phát triển của công nghệ, người dùng có thể không hay biết rằng họ đang bị các đối tượng gian xảo theo dõi và giám sát quá trình di chuyển của mình.

Một ví dụ cụ thể là việc cha mẹ sử dụng các thiết bị hỗ trợ GPS như đồng hồ thông minh để giám sát và theo dõi con cái. Mặc dù mục đích là đảm bảo an toàn cho trẻ, nhưng điều này cũng có thể xâm phạm đến quyền riêng tư và tự do cá nhân của trẻ em. Trẻ có thể cảm thấy bị kiểm soát và bị xâm phạm không gian riêng tư, điều này có thể ảnh hưởng không tốt đến sự phát triển tâm lý của chúng.

Ngoài ra, các hacker có thể lợi dụng các tính năng của GPS để theo dõi và thu thập thông tin cá nhân của người dùng, tạo ra các mối đe dọa về an ninh và an toàn. Dữ liệu vị trí có thể bị lạm dụng để phục vụ các mục đích xấu như tấn công, lừa đảo hoặc lấy cắp tài sản.

6. Một vài hệ thống định vị khác

Khi nhắc đến định vị toàn cầu, nhiều người sẽ nghĩ ngay đến hệ thống Global Positioning System (GPS) hệ thống vệ tinh định vị phổ biến nhất trên thế giới. Tuy nhiên, điều này không hoàn toàn chính xác, bởi GPS chỉ là một trong số nhiều hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu đang được sử dụng và phát triển. Một số hệ thống định vị khác có thể kể đến như sau:

6.1. A-GPS

Khi đề cập đến công nghệ định vị toàn cầu, không thể không nhắc đến A-GPS (Assisted GPS) một giải pháp độc đáo kết hợp các công nghệ vệ tinh và mạng viễn thông. Khác với GPS truyền thống, A-GPS sử dụng thông tin từ các trạm thu tín hiệu trên mặt đất để cải thiện đáng kể tốc độ và độ chính xác của quá trình xác định vị trí.

Quá trình này được thực hiện bằng cách sử dụng tín hiệu từ các trạm thu, giúp thiết bị xác định vị trí nhanh hơn, ngay cả trong những khu vực mà tín hiệu vệ tinh GPS bị ảnh hưởng. Một ưu điểm nổi bật của A-GPS là khả năng hoạt động trong những môi trường có nhiều chướng ngại vật, như trong nhà hay khu vực thành thị.

Khi GPS truyền thống gặp khó khăn trong việc xác định chính xác vị trí, A-GPS có thể sử dụng các tín hiệu từ mạng di động để cải thiện độ chính xác. Tuy nhiên, A-GPS cũng có một hạn chế đáng kể nó phụ thuộc vào kết nối Internet. Khi thiết bị di động mất kết nối mạng, A-GPS sẽ không thể hoạt động hiệu quả. Điều này khác với GPS truyền thống, vốn hoàn toàn độc lập với Internet.

6.2. GLONASS

GLONASS (Global Navigation Satellite System) là một hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu do Nga phát triển và vận hành. Tương tự như GPS của Mỹ, GLONASS hoạt động dựa trên mạng lưới các vệ tinh nhân tạo đặt trên các quỹ đạo trái đất.

Khác biệt chủ yếu là GLONASS sử dụng 24 vệ tinh so với 32 vệ tinh của GPS. Điều này khiến GLONASS có độ chính xác thấp hơn so với GPS, đặc biệt ở các khu vực xa trạm mặt đất. Tuy nhiên, sự kết hợp của cả hai hệ thống GLONASS và GPS sẽ giúp cải thiện đáng kể độ chính xác định vị.

Một ưu điểm của GLONASS là nó được thiết kế để hoạt động độc lập với GPS, do đó có thể được sử dụng như một lựa chọn thay thế khi GPS gặp sự cố hoặc bị suy yếu. Đây là lý do GLONASS được tích hợp ngày càng nhiều vào các thiết bị di động và ứng dụng định vị trên toàn cầu.

6.3. BDS

Hệ thống vệ tinh định vị BDS của Trung Quốc, một hệ thống độc lập khác so với GLONASS và GPS. BDS là dự án của Trung Quốc để phát triển một hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu, ban đầu chỉ dùng trong nước nhưng nay đã mở rộng ra quốc tế.

BDS còn có các tên gọi khác như Bắc Đẩu, Beidou,…và được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như giao thông, hàng hải, dự báo thời tiết, thiên tai, thủy điện, etc. BDS sử dụng một hệ thống các vệ tinh để cung cấp định vị chính xác trong phạm vi 5-10m. Hầu hết các điện thoại thông minh ngày nay đều tương thích với hệ thống BDS.

6.4. Galileo

Galileo là hệ thống định vị toàn cầu thuộc sở hữu của Liên minh châu Âu (EU), khác với GPS của Mỹ và GLONASS của Nga. Galileo do các tổ chức dân sự, phi quân sự điều hành và quản lý, không phải quân sự như GPS và GLONASS.

Galileo sử dụng tiêu chuẩn băng tần kép, cho phép định vị chính xác đến mức mét (miễn phí cho người dùng cá nhân) và thậm chí đến centimet (dành cho doanh nghiệp, tổ chức trả phí).

Độ chính xác cao và sự điều hành bởi tổ chức dân sự là những điểm nổi bật của Galileo so với các hệ thống định vị toàn cầu khác.

6.5. QZSS

QZSS, viết tắt của Quasi-Zenith Satellite System, là một hệ thống định vị vệ tinh do Nhật Bản phát triển và vận hành. Khác với các hệ thống định vị toàn cầu như GPS và GLONASS, QZSS được thiết kế để phủ sóng chủ yếu trên khu vực châu Á – Thái Bình Dương.

Điểm độc đáo của QZSS là sự tích hợp của 4 vệ tinh, trong đó có một vệ tinh luôn nằm ở góc nghiêng trên bầu trời Nhật Bản. Việc này giúp tín hiệu QZSS không bị các công trình và địa hình cản trở, đặc biệt là ở các khu vực thành thị. Nhờ vậy, QZSS có thể cung cấp độ chính xác định vị cao hơn so với các hệ thống định vị khác tại Nhật Bản và các nước xung quanh.

QZSS được thiết kế với mục đích hỗ trợ các ứng dụng như xe tự lái, nông nghiệp chính xác và các ứng dụng công nghệ khác. Đặc biệt, Nhật Bản sẽ cho phép người dân sử dụng QZSS miễn phí, với điều kiện thiết bị của họ phải tích hợp khả năng kết nối với hệ thống này.

6.6. IRNSS

IRNSS viết tắt của Indian Regional Navigation Satellite System, là hệ thống định vị vệ tinh do Ấn Độ phát triển và vận hành. IRNSS được thiết kế riêng để phủ sóng trên khu vực Ấn Độ và Ấn Độ Dương.

Độc đáo của IRNSS là khả năng cung cấp dịch vụ định vị chính xác trong bán kính 1.500 km từ biên giới Ấn Độ, phục vụ nhu cầu của cả lĩnh vực quân sự và dân sự. Hệ thống này có thể hỗ trợ các hoạt động như quản lý di chuyển của quân đội, dự báo và ứng phó với thiên tai, cũng như định hướng và giám sát chuyển động của các phương tiện vận tải.

IRNSS cung cấp hai loại dịch vụ chính là Dịch vụ định vị tiêu chuẩn (SPS) dành cho người dùng dân sự và dịch vụ định vị hạn chế (RS) dành riêng cho quân đội và các đối tượng được ủy quyền. Việc phân biệt này giúp Ấn Độ kiểm soát và bảo vệ các thông tin nhạy cảm.

Với những tính năng nổi trội, IRNSS không chỉ phục vụ nhu cầu của Ấn Độ, mà còn mang lại lợi ích cho cả khu vực Ấn Độ Dương một trong những trung tâm kinh tế, thương mại và quân sự quan trọng trên thế giới.

7. Tổng kết

Bài viết trên đã tổng hợp thông tin GPS là gì, nguyên lý hoạt động và giới thiệu một số hoạt động các hệ thống định vị khác trên thế giới. Hãy theo dõi Dchannel để cập nhật thêm nhiều thông tin, kiến thức công nghệ mới thú vị, hấp dẫn khác nhé.

“DI ĐỘNG VIỆT CHUYỂN GIAO GIÁ TRỊ VƯỢT TRỘI” luôn chú trọng vào việc hiểu rõ nhu cầu và mong muốn của từng khách hàng, để từ đó cung cấp những sản phẩm, chương trình khuyến mãi, hậu mã phù hợp nhất. Đội ngũ nhân viên được đào tạo kỹ lưỡng, luôn sẵn sàng tư vấn, hỗ trợ khách hàng một cách tận tâm và chuyên nghiệp.

Xem thêm:

Di Động Việt