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

Hiện nay hầu hết thiết bị di động như smartphone, tablet, laptop, smartwatch đều được trang bị công nghệ định vị GPS. GPS là một công nghệ tiên tiến và mang đến cho chúng ta nhiều tiện ích trong quá trình sử dụng. Vậy GPS là gì? Dưới đây là một vài thông tin sơ lược về công nghệ này.

1. GPS là gì?

GPS (viết tắt của Global Positioning System) hay hệ thống định vị toàn cầu là hệ thống xác định vị trí dựa trên vị trí của các vệ tinh nhân tạo, do Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ thiết kế, xây dựng, vận hành và quản lý và được đặt trên quỹ đạo không gian.

Trong cùng một thời điểm, tọa độ của một điểm trên mặt đất sẽ được xác định nếu xác định được khoảng cách từ điểm đó đến ít nhất ba vệ tinh, từ đó cho ra vị trí hiện tại tương đối chính xác.
GPS hoạt động dựa trên các trạm phát tín hiệu vô tuyến điện và có thể hoạt động tại mọi nơi trên trái đất trong suốt 24 giờ bất kể thời tiết nào mà không phải mất phí thuê bao.

2. Nguyên lý hoạt động của GPS

Các vệ tinh GPS bay vòng quanh Trái Đất hai lần trong một ngày theo một quỹ đạo rất chính xác và phát tín hiệu có thông tin xuống Trái Đất. Các máy thu GPS nhận thông tin này và bằng phép tính lượng giác tính được chính xác vị trí của người dùng.

Bản chất của GPS là so sánh thời gian tín hiệu được phát đi từ vệ tinh với thời gian nhận được chúng. Độ sai lệch thời gian cho biết máy thu GPS cách vệ tinh bao xa, với nhiều quãng đường đo được tới nhiều vệ tinh máy thu có thể tính được vị trí của người dùng và hiển thị lên bản đồ điện tử của máy.

Để tính ra được vị trí 2 chiều (kinh độ và vĩ độ) thì máy thu phải nhận được tín hiệu ít nhất là 3 vệ tinh, với ít nhất 4 vệ tinh thì có thể tính được vị trí 3 chiều (kinh độ, vĩ độ và độ cao). Một khi vị trí người dùng đã tính được thì máy thu GPS có thể tính các thông tin khác như tốc độ, hướng chuyển động, bám sát di chuyển, khoảng hành trình,…

3. Các hệ thống định vị khác

Với các chức năng tương tự, các hệ thống định vị dưới đây ít được biết đến hơn. Tuy nhiên, ngày nay các thiết bị được trang bị các loại hệ thống định vị tương thích với nhau để có thế hỗ trợ lẫn nhau nhằm cho ra kết quả tốt nhất.

3.1. A-GPS

A-GPS là phiên bản được nâng cấp của GPS. A-GPS được sử dụng rộng rãi trên các thiết bị di động, chủ yếu là smartphone. A-GPS tăng đáng kể tốc độ tính toán vị trí và làm cho chức năng GPS của bạn khởi động nhanh hơn nhưng yêu cầu kết nối mạng

3.2. GLONASS

GLONASS là hệ thống định vị toàn cầu của Nga với 24 vệ tinh không sử dụng kết nối mạng. Nếu bạn đang ở khu vực nhiều mây che phủ hoặc bị bao quanh bởi các tòa nhà cao tầng, thiết bị của bạn sẽ sử dụng GLONASS kết hợp cùng với GPS.

Hiện nay, các điện thoại thông minh đều có tích hợp GLONASS kèm với GPS để tận dụng hết khả năng định vị của 2 hệ thống. Hệ thống nào gặp trục trặc thì sử dụng hệ thống định vị còn lại để định vị.

3.3. BDS

Là hệ thống định vị lớn thứ 3 toàn cầu của Trung Quốc, có tên khác là định vị Bắc Đẩu hay The BeiDou Navigation Satellite System, được ra đời để không bị lệ thuộc vào một hệ thống định vị của một quốc gia nào.

Thời gian đầu tiên, BDS chỉ phục vụ tại nội địa Trung Quốc, và cho tới nay nó đã chính thức được phê chuẩn và đưa vào Hệ thống Hoa tiêu Vô tuyến Toàn thế giới (WWRNS). BDS thường được sử dụng rộng rãi trong việc định vị giao thông, khu vực biển, dự báo thời tiết, thiên tai, thuỷ điện,…

BDS có sự tương thích với cả hai hệ thống định vị GPS của Mỹ lẫn GLONASS của Nga. Hiện nay nhiều điện thoại xuất xứ từ Trung Quốc đã có tích hợp hệ thống định vị Beidou này, ở đây có thể kể đến như điện thoại Xiaomi, điện thoại OPPO,….

3.4. Galileo

Galileo là hệ thống định vị được xây dựng bởi Liên minh Châu Âu, thường được sử dụng trong định vị quản lý dân sự hoặc phi dân sự.

Hệ thống định vị Galieleo được lập ra để nhầm không phụ thuộc vào GPS của Mỹ và GLONASS của Nga, đây là hệ thống miễn phí phục vụ tất cả mọi người với độ chính xác cao.

3.4 QZSS

QZSS là hệ thống định vị, dẫn đường, đo thời gian bằng vệ tinh do Nhật Bản nghiên cứu và phát triển. Đây không phải là một hệ thống hoạt động độc lập mà được sử dụng kết hợp với hệ thống định vị toàn cầu GPS của Mỹ hoặc các hệ thống định vị khác, nhằm nâng cao độ chính xác của dữ liệu định vị thu được từ vệ tinh.

QZSS của Nhật sử dụng 4 vệ tinh, trong đó có một vệ tinh luôn bay phía trên nước Nhật, nó được thiết kế góc hoạt động riêng và tầm phủ rộng để tín hiệu không bị các tòa nhà, cây cối che mất. Nhật Bản sẽ cho phép mọi người sử dụng QZSS miễn phí nếu thiết bị của họ hỗ trợ hệ thống định vị này.

QZSS hoạt động chủ yếu ở Đông Á và Thái Bình Dương

Do hiện tại chỉ có 4 vệ tinh nên Nhật phát triển QZSS để phục vụ nhu cầu đang là thế mạnh của họ, chủ yếu là các công nghệ tự động và tập trung ở thị trường châu Á – Thái Bình Dương.

3.5 IRNSS

IRNSS là hệ thống định vị tại khu vực của Ấn Độ và bắc Ấn Độ Dương được dùng cả lĩnh vực quân sự lẫn dân sự, như giúp quản lý các hoạt động của quân đội Ấn Độ hay dự báo thảm họa. Ngoài ra, hệ thống định vị IRNSS còn hỗ trợ định hướng và giám sát chuyển động của các đội tàu xe như xe tải hoặc tàu biển.

Hệ thống IRNSS sẽ cung cấp dịch vụ thông tin định vị chính xác cho những người sử dụng trong nước và nước ngoài, cách biên giới Ấn Độ tới 1.500 km. Gồm hai loại hình dịch vụ là dịch vụ định vị tiêu chuẩn (SPS) dành cho mọi người và dịch vụ định vị hạn chế (RS) chỉ dành riêng cho người được ủy quyền và quân đội.

4. Ứng dụng của GPS trên các thiết bị di động

Hệ thống định vị GPS ra đời được xem là bước ngoặt vĩ đại của khoa học đem lại những lợi ích vô cùng to lớn đối với cuộc sống của con người hiện nay. Những tác dụng của thiết bị định vị GPS:

Ứng phó khẩn cấp: Mỗi khi tai nạn xe hơi xảy ra, tín hiệu GLONASS (một giải pháp thay thế GPS) sẽ tự động được gửi tới cơ quan chức năng.
Nhu cầu giải trí: GPS có thể tích hợp vào các trò chơi như Pokemon Go để xác định vị trí các bạn bè gần nhau,..
Sức khỏe và thể dục: Smartwatch và các thiết bị đeo thông minh có thể theo dõi những hoạt động thể dục như khoảng cách chạy, đạp xe nhờ sự hỗ trợ của GPS.
Định vị vị trí của người sử dụng, tìm đường đi với bản đồ.
Thực hiện đo quãng đường đã di chuyển thậm chí là cả tốc độ di chuyển.
Quản lý danh mục yêu thích cùng với bản đồ số dẫn đường cho người dùng.
Cho phép người dùng kèm tọa độ địa lý khi chụp ảnh, hay cho biết lộ trình đoạn đường sắp đi.
Tìm kiếm, định vị thiết bị bị mất, khoá điện thoại từ xa.
ối ưu kết quả tìm kiếm dựa trên khu vực: Chẳng hạn nếu tìm kiếm quán ăn, nếu có sử dụng vị trí thì những kết quả gần vị trí đang đứng sẽ được ưu tiên lên đầu.

5. Hạn chế của GPS

Nhờ vào sự hoạt động 24/24 của GPS và sự phát triển của công nghệ, một người dùng có thể dễ dàng bị kẻ gian (hacker) theo dõi quá trình đi lại của mình mà không hề hay biết, cũng tương tự cách mà cha mẹ theo dõi con cái mình bằng cách cho chúng đeo thiết bị có hỗ trợ GPS như đồng hồ thông minh.