GPS là hệ thống định vị toàn cầu mà hầu hết mọi người đều đã nghe qua hoặc sử dụng, đặc biệt trong các thiết bị di động và ô tô. Tuy nhiên, không phải ai cũng hiểu rõ về cách nó hoạt động và những ứng dụng thực tế của công nghệ này. Trong bài viết dưới đây, Di Động Việt sẽ giúp bạn tìm hiểu chi tiết về GPS, nguyên lý hoạt động, mức độ chính xác, và những ứng dụng của nó trong đời sống hàng ngày.
1. GPS là gì?
GPS (Global Positioning System) là hệ thống định vị toàn cầu do Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ phát triển từ năm 1973. Ban đầu, GPS được thiết kế nhằm phục vụ mục đích quân sự, nhưng sau đó đã được mở rộng để sử dụng trong dân sự.
Hiện nay, GPS bao gồm 24 vệ tinh hoạt động liên tục trong không gian, tạo ra một mạng lưới định vị toàn cầu giúp người dùng xác định vị trí, vận tốc và thời gian một cách chính xác. Công nghệ GPS hoạt động dựa trên việc nhận tín hiệu từ các vệ tinh nhân tạo trên quỹ đạo. Nhờ đó, người dùng có thể biết được tọa độ vị trí của mình bất kỳ lúc nào, bất kể đang ở đâu trên Trái Đất.
2. Nguyên lý hoạt động
Các vệ tinh GPS di chuyển quanh Trái Đất hai lần mỗi ngày theo quỹ đạo cực kỳ chuẩn xác, đồng thời phát đi các tín hiệu chứa thông tin xuống bề mặt hành tinh. Máy thu GPS tiếp nhận những tín hiệu này, sau đó sử dụng các phép toán lượng giác để xác định chính xác vị trí của người dùng.
Nguyên lý hoạt động của GPS dựa trên việc so sánh thời gian tín hiệu được phát từ vệ tinh với thời điểm máy thu nhận được. Sự chênh lệch về thời gian cho phép tính toán khoảng cách giữa máy thu và vệ tinh. Khi thu thập được thông tin từ nhiều vệ tinh, máy thu có thể định vị vị trí cụ thể của người dùng và hiển thị nó trên bản đồ số.
Để xác định vị trí hai chiều (gồm kinh độ và vĩ độ), máy thu cần thu tín hiệu từ tối thiểu 3 vệ tinh. Nếu kết nối với ít nhất 4 vệ tinh, hệ thống có thể tính toán vị trí không gian ba chiều (bao gồm kinh độ, vĩ độ và độ cao). Sau khi định vị được, máy thu GPS còn có khả năng cung cấp các thông tin bổ sung như vận tốc, hướng di chuyển, theo dấu hành trình và tính toán khoảng cách hành trình.
3. Độ chính xác của GPS
Độ chính xác của GPS phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm:
- Số lượng vệ tinh kết nối: Kết nối với càng nhiều vệ tinh, định vị càng chính xác.
- Điều kiện môi trường: Các vật cản như tòa nhà cao tầng, núi non hoặc thời tiết xấu có thể làm suy yếu tín hiệu GPS.
- Thiết bị nhận tín hiệu: Các thiết bị di động hiện nay thường được tích hợp chip GPS hiện đại, giúp cải thiện độ chính xác.
Trong điều kiện lý tưởng, GPS có thể xác định vị trí với sai số chỉ từ 1-3 mét. Tuy nhiên, trong môi trường đô thị dày đặc hoặc những khu vực xa xôi, sai số có thể lớn hơn, từ 5-10 mét.
4. Sử dụng GPS có cần phải có kết nối mạng không?
Một trong những câu hỏi phổ biến nhất là liệu GPS có cần mạng internet để hoạt động không? Câu trả lời là không. GPS hoạt động hoàn toàn độc lập với kết nối mạng vì nó chỉ cần nhận tín hiệu từ các vệ tinh. Tuy nhiên, nếu bạn sử dụng ứng dụng bản đồ (như Google Maps), internet sẽ cần thiết để tải dữ liệu bản đồ. Một số tính năng cao cấp, như tìm kiếm địa điểm hoặc chỉ đường theo thời gian thực, cũng yêu cầu kết nối mạng.
5. Tổng hợp những loại hệ thống định vị khác thường gặp
Ngoài GPS, thế giới còn có nhiều hệ thống định vị khác, mỗi hệ thống đều được phát triển bởi các quốc gia hoặc tổ chức khác nhau. Dưới đây là một số hệ thống phổ biến:
5.1. A-GPS
A-GPS là một phiên bản cải tiến của GPS. A-GPS là công nghệ kết hợp giữa hệ thống định vị GPS truyền thống với dữ liệu từ các cảm biến và tín hiệu của mạng viễn thông, giúp xác định vị trí hiện tại của thiết bị một cách chính xác. Nhờ sự hỗ trợ này, A-GPS rút ngắn thời gian tính toán vị trí, làm cho việc định vị trở nên nhanh chóng hơn và vẫn có thể hoạt động tương đối hiệu quả khi thiết bị rơi vào khu vực mất tín hiệu vệ tinh.
Tuy nhiên, A-GPS yêu cầu kết nối Internet để vận hành. Vì vậy, nếu bạn di chuyển vào khu vực có sóng yếu hoặc không còn truy cập được mạng, công nghệ A-GPS sẽ ngừng hoạt động. Ngược lại, GPS thông thường hoạt động độc lập và không cần đến Internet để duy trì kết nối.
5.2. GLONASS
GLONASS, hệ thống định vị toàn cầu do Nga phát triển, bao gồm 24 vệ tinh nhân tạo và được tích hợp rộng rãi trên nhiều thiết bị di động. Khi hoạt động song song với GPS, hai hệ thống này bổ trợ lẫn nhau, giúp cải thiện độ chính xác trong việc xác định vị trí.
GLONASS thường chỉ được kích hoạt khi tín hiệu GPS trở nên yếu, nhằm giảm thiểu tiêu hao năng lượng pin trên thiết bị. Tuy nhiên, tốc độ xử lý của GLONASS có thể chậm hơn đôi chút so với GPS. Độ chính xác của hệ thống này còn phụ thuộc vào vị trí địa lý. Ở khu vực Bán cầu Bắc, GLONASS hoạt động hiệu quả hơn nhờ có nhiều trạm mặt đất hỗ trợ, trong khi ở Bán cầu Nam, kết quả định vị có thể kém chính xác hơn.
5.3. BDS
BDS, viết tắt của Hệ thống Vệ tinh Định vị Bắc Đẩu, là dự án do Trung Quốc phát triển nhằm xây dựng một mạng lưới định vị vệ tinh độc lập. Ban đầu, hệ thống này chỉ được sử dụng trong phạm vi nội địa, nhưng hiện nay đã mở rộng để phục vụ trên quy mô toàn cầu.
BDS còn được biết đến với tên gọi đầy đủ là BeiDou Navigation Satellite System, hay Bắc Đẩu, Beidou… Hệ thống này được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như định vị giao thông, hàng hải, dự báo thời tiết, quản lý thiên tai và thủy điện.
Bắc Đẩu vận hành thông qua một mạng lưới vệ tinh, cho phép cung cấp thông tin định vị với độ chính xác cao, sai số chỉ khoảng 5 – 10 mét. Hiện tại, hầu hết các dòng chip trong điện thoại thông minh bán ra trên toàn cầu đều tương thích với hệ thống định vị này.
5.4. Galileo
Galileo là một hệ thống định vị toàn cầu tương tự như GPS, GLONASS hay Bắc Đẩu, nhưng thuộc quyền quản lý của Liên minh châu Âu (EU). Điểm khác biệt nổi bật của Galileo so với GPS của Mỹ hay GLONASS của Nga là hệ thống này được vận hành bởi các tổ chức dân sự, hoàn toàn không phụ thuộc vào quân sự.
Nhờ được thiết kế với tiêu chuẩn băng tần kép hiện đại, các thiết bị hỗ trợ Galileo có thể cung cấp khả năng định vị thời gian thực với độ chính xác trong phạm vi mét dành cho người dùng cá nhân mà không mất phí. Đối với các doanh nghiệp hoặc tổ chức sử dụng dịch vụ trả phí, độ chính xác có thể đạt đến cấp độ centimet, đáp ứng các nhu cầu đòi hỏi cao hơn.
5.5. QZSS
Hệ thống định vị QZSS, một niềm tự hào công nghệ từ Nhật Bản, bao phủ toàn bộ khu vực châu Á và châu Đại Dương. Được hậu thuẫn bởi các tập đoàn lớn như SoftBank, Mitsubishi Electric và Hitachi, QZSS ra đời nhằm thúc đẩy sự phát triển của công nghệ xe tự hành, nông nghiệp tự động hóa và nhiều ứng dụng hiện đại khác.
Với cấu trúc bao gồm 4 vệ tinh, QZSS đảm bảo một vệ tinh luôn duy trì vị trí trên bầu trời Nhật Bản. Thiết kế độc đáo này giúp tín hiệu vượt qua mọi trở ngại từ các tòa nhà cao tầng hay cây cối, nhờ phạm vi phủ sóng rộng và góc hoạt động tối ưu. Đặc biệt, Nhật Bản sẽ mở cửa cho mọi thiết bị hỗ trợ hệ thống này được sử dụng miễn phí, mang lại nhiều lợi ích cho người dùng toàn cầu.
5.6. IRNSS
IRNSS là hệ thống định vị được phát triển bởi Ấn Độ, phục vụ cả khu vực nội địa và vùng Bắc Ấn Độ Dương. Hệ thống này đóng vai trò quan trọng trong cả lĩnh vực quân sự lẫn dân sự, từ hỗ trợ điều phối các hoạt động quân đội đến dự báo thảm họa thiên nhiên. Bên cạnh đó, IRNSS còn đảm nhiệm việc định hướng và giám sát hành trình của các phương tiện như tàu biển hay xe tải, góp phần nâng cao hiệu quả vận hành.
Hệ thống này cung cấp thông tin định vị với độ chính xác cao cho người dùng trong nước và quốc tế trong phạm vi bán kính lên tới 1.500 km tính từ biên giới Ấn Độ. IRNSS được thiết kế với hai chế độ dịch vụ: Dịch vụ Định vị Tiêu chuẩn (SPS) dành cho công chúng và Dịch vụ Định vị Hạn chế (RS), chỉ cung cấp riêng cho các đối tượng được ủy quyền như quân đội và các cơ quan đặc biệt.
6. Ứng dụng của GPS đối với các thiết bị di động
Hệ thống định vị GPS ra đời đã đánh dấu một cột mốc quan trọng trong lịch sử khoa học, mang lại những lợi ích to lớn và làm thay đổi cách con người tương tác với thế giới. Dưới đây là những ứng dụng nổi bật của công nghệ GPS:
- Ứng phó khẩn cấp: Trong trường hợp tai nạn giao thông, hệ thống định vị như GLONASS (một giải pháp thay thế GPS) có thể tự động gửi tín hiệu đến các cơ quan chức năng để hỗ trợ kịp thời.
- Giải trí thông minh: GPS được tích hợp vào các trò chơi thực tế ảo như Pokémon Go, giúp xác định vị trí bạn bè hoặc các đối tượng trong game gần người chơi.
- Theo dõi sức khỏe và thể thao: Các thiết bị đeo thông minh như đồng hồ thông minh sử dụng GPS để ghi lại quãng đường chạy bộ, đạp xe và theo dõi chi tiết các hoạt động thể dục.
- Định vị và dẫn đường: GPS hỗ trợ người dùng xác định vị trí hiện tại, tìm kiếm lộ trình phù hợp nhất thông qua bản đồ số.
- Đo lường di chuyển: Công nghệ này cho phép tính toán chính xác quãng đường đã đi, tốc độ di chuyển cũng như thời gian hành trình.
- Quản lý địa điểm cá nhân: Người dùng có thể lưu trữ danh sách các địa điểm yêu thích và sử dụng bản đồ số để dẫn đường đến những vị trí này.
- Tích hợp tọa độ địa lý: Khi chụp ảnh, GPS giúp đính kèm tọa độ địa lý, đồng thời cung cấp lộ trình chi tiết đến các địa điểm dự kiến.
- Tìm kiếm và bảo mật thiết bị: GPS hỗ trợ định vị các thiết bị bị thất lạc, khóa từ xa hoặc xác định vị trí điện thoại thông minh.
- Tối ưu hóa tìm kiếm theo vị trí: GPS cải thiện kết quả tìm kiếm bằng cách đề xuất các lựa chọn gần vị trí hiện tại, chẳng hạn hiển thị các nhà hàng hay quán ăn gần nhất một cách ưu tiên.
Công nghệ GPS không chỉ mang tính tiện ích mà còn trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại.
7. Nhược điểm của GPS
Với sự vận hành không ngừng nghỉ của GPS cùng những bước tiến vượt bậc trong công nghệ, người dùng có thể vô tình bị kẻ xấu (hacker) âm thầm theo dõi hành trình di chuyển mà hoàn toàn không hay biết. Điều này tương tự như cách các bậc cha mẹ giám sát con cái bằng việc trang bị cho chúng những thiết bị tích hợp GPS, chẳng hạn như đồng hồ thông minh.
8. Tổng hợp những điện thoại và tablet tại Di Động Việt HOT có tính năng GPS
9. Tổng kết
GPS là một bước tiến vượt bậc trong công nghệ định vị, mở ra nhiều ứng dụng thực tế và nâng cao chất lượng cuộc sống. Từ xác định vị trí đến cung cấp chỉ đường hay hỗ trợ các hoạt động thể thao, GPS đã và đang đóng vai trò quan trọng trong cả đời sống cá nhân lẫn các ngành công nghiệp.
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:
- WiFi là gì? Hiện nay đang có các chuẩn WiFi nào hay dùng
- SIM thường, Micro SIM, Nano SIM, eSIM là gì? Có những điểm nào khác biệt?
- Tính năng Phát hiện va chạm (Crash Detection) là gì? Tất cả mọi thứ bạn chưa biết
- Chức năng chạm 2 lần sáng màn hình trên smartphone là gì? Có gì đặc biệt?
Di Động Việt
