GPS là gì?
GPS (Global Positioning System) hay Hệ thống Định vị Toàn cầu là hệ thống xác định vị trí dựa vào các vệ tinh nhân tạo được thiết kế bởi Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ, vận hành bởi Không lực Hoa Kỳ. Hệ thống GPS sử dụng các vệ tinh, máy thu và các thuật toán để đồng bộ hóa dữ liệu vị trí, vận tốc và thời gian cho các chuyến đi, các phương tiện có gắn thiết bị định vị.
Hệ thống vệ tinh bao gồm ít nhất 24 vệ tinh quay quanh quỹ đạo Trái đất, mỗi mặt phẳng có bốn vệ tinh, quay cách trái đất 20.000 km với vận tốc 14.000 km/ giờ. GPS hoạt động trong mọi điều kiện thời tiết, mọi nơi trên Trái Đất, liên tục 24/24 và hoàn toàn miễn phí với một số dịch vụ.
Lịch sử của GPS
Ban đầu, GPS được phát triển bởi Bộ quốc phòng Hoa Kỳ nhằm mục đích quân sự. Sau sự cố chuyến bay 007 của Korean Air Lines bị bắn bởi Liên Xô năm 1983 đi lạc vào không vận của Nga. Tổng thống Ronald Reagan cho phép sử dụng với mục đích dân sự nhưng với sự chính xác kém. Tới tháng 5 năm 2000, Tổng thống Bill Clinton mới đồng ý tương đồng giữa GPS dân sự và quốc phòng và được sử dụng rộng rãi cho tới ngày nay.
Ngoài hệ thống GPS thì các hệ thống định vị qua vệ tinh khác tương đồng như: Hệ thống GLOASS của Nga và hệ thống Galileo của Liên minh châu Âu. Trong khi đó Trung Quốc cũng có hệ thống vệ tinh riêng của mình là BeiDou. Hệ thống IRNSS của Ấn Độ, QZSS của Nhật với 4 vệ tinh bay trê bề mặt xung quanh quốc gia của họ
Cách thức hoạt động của GPS
GPS hoạt động thông qua một kỹ thuật được gọi là phép đo ba chiều ( trilateration). Được sử dụng để tính toán vị trí, vận tốc và độ cao thu thập từ tín hiệu vệ tinh để đưa ra thông tin vị trí. Nó thường bị nhầm lẫn với phép đo tam giác, được dùng để đo góc chứ không phải khoảng cách.
Các vệ tinh quay quanh Trái đất hai lần một ngày, gửi tí hiệu để thiết bị GPS đặt trên đọc được. Để tính toán vị trí, thiết bị GPS phải có khả năng đọc tín hiệu từ ít nhất 4 vệ tinh. Mỗi vệ tinh gửi một tín hiệu, thống số quỹ đạo, thời gian truyền tin. Tại bất kỳ thời điểm nào, thiết bị GPS có thể đọc tín hiệu từ 6 vệ tinh trở lên.
Khi một vệ tinh gửi tín hiệu, nó tạo ra một vòng tròn có bán kính được đo từ thiết bị GPS đến vệ tinh. Vê tinh thứ 2 sẽ tạo ra một vòng tròn thứ hai và vị trí được thu hẹp xuống một trong 2 điểm mà vòng tròn giao nhau. Tới vệ tinh thứ ba, vị trí của thiết bị có thể xác định vì thiết bị có thể nằm ở giao điểm của 3 đường tròn. Khi càng có nhiều thiết bị vệ tinh phản hồi thì thì điểm định vị trên bản đồ sẽ càng chính xác.
Khi thiết bị GPS di chuyển, bán kính và các điểm cũng sẽ thay đổi. Khi các bán kính thay đổi sẽ tạo ra các vị trí mới. Dựa theo các dữ liệu đó, ta kết hợp với thời gian để xác định vận tốc, khoảng cách tới điểm đích hay thiết kế tự động lại tới điểm.
Ứng dụng của GPS
GPS là mọt công cụ mạnh mẽ và đầy tính ứng dụng đối với tổ chức, doanh nghiệp trong nhiều ngành nghề khác nhau. GPS trở nên rất phổ biến trong đời sống hiện tại, bất kể ai dùng các thiết bị như điện thoại thông minh đều biết tới thuật ngữ GPS. Giúp xác định vị trí, điểm đến, theo dõi tọa độ hoặc lộ trình, phổ biến nhất là ứng dụng GG Maps hay các ứng dụng vận chuyển như Grab.
Năm ứng dụng chính của GPS có thể kể tới là:
- Xác định vị trí
- Điều hướng, đi từ vị trí này tới vị trí khác
- Theo dõi, giám sát đối tượng và lộ trình di chuyển. Lưu trữ và hiển thị lại lộ trình.
- Lập bản đồ
- Cho phép thực hiện các phép tính và đo theo thời gian chính xác: chẳng hạn như tính vận tốc
Một số ứng dụng trong thời đại công nghệ mới như:
- Ứng phó khẩn cấp: Khi xảy ra tai nạn có thể tự động gửi cảnh báo và tín hiệu vị trí tới cơ quan chức năng
- Phục vụ giải trí: Chẳng hạn như trò chơi Pokemon GO đã từng rất thịnh hành với việc áp dụng tính năng vị trí của GPS
- Kiểm tra sức khỏe và thể dục. Ngoài Smartwatch ra thì các thiết bị điện thoại thông minh hiện nay có thể đo được số bước chân, khoảng cách di chuyển để tính toán các chỉ số sức khỏe của chúng ta.
- Theo dõi vị trí, tìm lại vị trí để rơi, khóa thiết bị từ xa
Hạn chế của GPS
Ứng dụng GPS có thể nói là rất phổ biến hiện nay nhưng sẽ vẫn còn một số hạn chế chẳng hạn như: Chính phủ Hoa Kỳ sẽ kiểm soát khả năng hoạt động của GPS để tránh cho việc chế tạo và sử dụng trong việc sử dụng tên lửa hành trình, tên lửa đạn đạo.
Vẫn còn tiềm ẩn nhiều rủi ro liên quan tới các thiết bị IoT. Hacker có thể xâm nhập vào các thiết bị thông minh để kiểm soát vị trí người dùng chẳng hạn như Smartphone, Smartwatch.
Vị trí GPS không phải lúc nào cũng trả kết quả vị trí chính xác tuyệt đối. Vẫn có sự sai lệch do việc truyền tín hiệu hoặc lệch sóng do khu vực, tòa nhà, cầu đường, hầm trú,…
Tương lai của GPS
Các quốc gia tiếp tục xây dựng và cải tiến hệ thống GPS của họ. Những nỗ lực thay đổi để đem tới độ chính xác và cải thiện về độ tin cậy của GPS. Trong tương lai GPS sẽ còn chính xác và hiệu quả hơn đối với cá nhân và doanh nghiệp. Hàng loạt ứng dụng khi áp dụng GPS cùng với công cụ AI sẽ thay đổi cuộc sống của con người.
