GPS là gì? Mọi thứ bạn cần biết về định vị và tọa độ GPS

GPS là gì? Chắc hẳn bạn đọc đã không còn quá xa lạ với khái niệm GPS hay hệ thống định vị GPS. Bài viết sau đây sẽ tổng hợp đầy đủ những thông tin xoay quanh chủ đề GPS là gì? Hãy cùng Việt Tuấn tìm hiểu!

1. Tọa độ GPS là gì? GPS là viết tắt của từ gì

Tọa độ GPS là gì? Câu trả lời cho thắc mắc này thì GPS là viết tắt của Global Positioning System là hệ thống định vị toàn cầu sử dụng mạng lưới các vệ tinh và thiết bị nhận được sử dụng để xác định vị trí của một chủ thể nào đó trên Trái đất.

Hệ thống GPS bao gồm 24 vệ tinh quay quanh Trái đất theo các quỹ đạo chính xác. Mỗi vệ tinh sẽ đi hết một quỹ đạo của Trái đất cứ sau 12 giờ. Những vệ tinh này liên tục gửi tín hiệu vô tuyến tới các máy thu GPS, dựa trên các phép tính lượng giác các thiết bị GPS receivers sẽ định vị được chính xác vị trí của người dùng. 

Máy thu GPS sẽ cung cấp vị trí theo vĩ độ, kinh độ và độ cao trong thời gian thực với độ chính xác đến mức có thể thiết lập vị trí của 1 chủ thể trong vòng một cm (0,4 inch).

2. Sự hiện diện của GPS trong đời thực

Máy bay, tàu thủy, tàu ngầm, xe lửa và tàu con thoi đều sử dụng định vị gps để điều hướng. Nhiều người sử dụng máy thu GPS khi lái xe ô tô và chia sẻ vị trí cá nhân thay đổi liên tục trên bản đồ điện tử. 

Bản đồ cung cấp cũng hướng dẫn đường đi, hướng di chuyển cho người dùng khi họ tìm kiếm 1 địa danh hay địa chỉ muốn đến.

3. Cách thức hoạt động của GPS

Các vệ tinh GPS quay vòng quanh Trái Đất hai lần mỗi ngày trên một đường bay rất chính xác và phát tín hiệu có thông tin xuống Trái Đất. Các thiết bị thu tọa độ gps sử dụng tính toán lượng giác để xác định chính xác vị trí của người sử dụng.

GPS hoạt động bằng cách so sánh thời gian tín hiệu từ các vệ tinh được phát đi với thời gian nhận được bởi máy thu GPS. Độ sai lệch thời gian sẽ biểu thị khoảng cách từ máy thu đến vệ tinh dựa trên nhiều quãng đường của các vệ tinh và hiển thị lên bản đồ điện tử của máy.

Khi kết hợp các tín hiệu đo khoảng cách từ ít nhất 3 vệ tinh trở lên, máy thu GPS có thể tính toán chính xác được vị trí của người dùng và hiển thị trên bản đồ điện tử. Ngoài việc định vị chính xác vị trí chủ thể, máy thu cũng có thể tính toán được tốc độ, hướng di chuyển, khoảng cách đã đi, thời gian di chuyển và nhiều thông tin hữu ích khác.

Xem thêm chủ đề liên quan: Wifi là gì 

4. Lịch sử phát triển của GPS

Quá trình ra đời và phát triển của hệ thống định vị GPS bắt nguồn từ vệ tinh Sputnik của Liên Xô. Các cột mốc quan trọng trong giai đoạn phát triển của GPS:

• 1959 Hải quân xây dựng hệ thống định vị vệ tinh thực sự đầu tiên, gọi là TRANSIT. Với mục đích thiết kế để xác định vị trí tàu ngầm tuy nhiên thời gian nhận tín hiệu từ vệ tinh mất tới nhiều giờ đồng hồ.
• Năm 1963 tập đoàn Aerospace đề xuất một nghiên cứu về 1 hệ thống vệ tinh gửi tín hiệu liên tục tới người nhận trên mặt đất và có thể xác định vị trí các phương tiện di chuyển. Nghiên cứu này sẽ tập hợp tọa độ vị trí chính xác bằng cách đo thời gian truyền tín hiệu radio từ vệ tinh.
• 1974 Các chi nhánh của quân đội Hoa Kỳ khởi động vệ tinh đầu tiên của hệ thống GPS gồm 24 vệ tinh gọi là NAVSTAR.
• 1978-1985 Quân đội Hoa Kỳ triển khai thêm 11 vệ tinh để kiểm tra NAVSTAR. Lúc này để đo được thời gian truyền tín hiệu thì các vệ tinh sẽ được trang bị đồng hồ nguyên tử.
• 1983: Khoảng thời gian sau tai nạn đáng tiếc khi Nga bắn rơi chuyến bay 007 của Korean Air vì vi phạm không phận Xô Viết trên bán đảo Kamchatka. Để sự việc đáng tiếc trên không lặp lại, tổng thống Reagan đề nghị để cho tất cả các máy bay thương mại dân sự sử dụng hệ thống GPS để cải thiện điều hướng và sự an toàn cho chuyến bay.
• 1989 Không quân cuối cùng đã phóng vệ tinh GPS đầu tiên vào không gian. Vệ tinh GPS này được cài đặt trên tên lửa Delta II do sự lo ngại về 1 thảm họa Challenger năm 1986 sẽ xảy ra lần nữa.
• 1989: Thiết bị điều hướng cầm tay Magellan NAV 1000 đã được ra đời Tập đoàn Magellan.
• 1995 hệ thống GPS hoàn thiện nhất đã được hoàn thành vào năm 1995 bao gồm 27 vệ tinh GPS được đưa vào vũ trụ.
• 1999 Hãng Benefon ra mắt điện thoại GPS thương mại đầu tiên, chiếc Benefon Esc! Sản phẩm này được bán chủ yếu ở châu Âu.
• 2001: Công nghệ ngày một phát triển, thiết kế của các thiết bị định vị GPS đã nhỏ hơn và giá thành rẻ hơn rất nhiều. Các sản phẩm GPS càng ngày càng xuất hiện nhiều hơn, phát triển với nhiều tác vụ định vị khác nhau như: thiết bị dẫn đường xe hơi, định vị chống trộm xe máy, theo dõi vị trí của điện thoại, máy tính, theo dõi lịch trình của chủ thể…

Tìm hiểu về băng thông: Băng thông là gì

5. Ưu/ Nhược điểm của GPS là gì?

Hệ thống GPS sở hữu những ưu điểm đáng chú ý đã được xác nhận như:

• Độ chính xác cao - Dễ dàng sử dụng: Người dùng được chỉ dẫn cụ thể đường đi và hướng rẽ trong quá trình di chuyển tới điểm đích đã tìm kiếm trên hệ thống.
• Không bị ảnh hưởng bởi khí hậu, thời tiết: Các chức năng của GPS luôn hoạt động tốt trong mọi điều kiện khí hậu
• Miễn phí: Các chức năng của GPS đáp ứng hầu hết nhu cầu thông thường của người dùng. Độ chính xác của hệ thống này ngang hàng với một số hệ thống định vị đắt tiền khác. GPS miễn phí mang tới khả năng tiếp cận tới mọi người dùng hiện nay.
• Phủ sóng toàn cầu: Đây là một trong những tính năng nổi bật của GPS. Dù bạn ở bất cứ đâu GPS cũng có thể định vị bạn hay định vị mọi thiết bị hay phương tiện của bạn.
• Chức năng tìm kiếm địa điểm tiện ích: Mỗi khu vực sẽ có nhiều địa điểm tiện lợi như: nhà hàng, trạm xăng dầu, cây ATM… Người dùng có thể khám phá nhiều địa điểm giải trí hay làm việc mỗi khi tìm kiếm tại 1 khu vực.
• Dễ dàng tích hợp: GPS có thể được tích hợp ngay trong nhiều thiết bị, phương tiện mạng lại sự thuận tiện và nhanh chóng cho người sử dụng.
• Cập nhật công nghệ thường xuyên: Các tính năng của GPS luôn được cập nhật thường xuyên với công nghệ tiên tiến.

Tuy nhiên hệ thống GPS vẫn còn tồn tại những hạn chế như:

• Việc sử dụng GPS trên các thiết bị điện tử sẽ ngốn rất nhiều dung lượng pin của thiết bị.
• Khả năng theo dõi lịch trình liên tục trong thời gian thực có thể là con dao 2 lưỡi mà kẻ gian có thể sử dụng để theo dõi người dùng.

Để có thể có bảo mật tốt hơn bạn có thể tham khảo: Thiết bị tường lửa Firewall

6. Các hệ thống định vị khác chưa chắc bạn đã biết

GPS có thể gọi là hệ thống định vị phổ biến nhất hiện nay. Tuy nhiên chưa chắc bạn đọc đã biết tới những hệ thống định vị khác đã và đang hoạt động song song với GPS như:

6.1. A-GPS

Assisted GPS hay Augmented GPS là công nghệ kết hợp với định vị GPS cho phép thiết bị cải thiện khả năng tính toán vị trí và định vị một cách tương đối khi thiết bị không ở vùng phủ sóng GPS. Tuy nhiên, A-GPS sẽ yêu cầu kết nối Internet để có thể hoạt động.

Các server A-GPS sẽ lấy dữ liệu từ vệ tinh và lưu trữ vào cơ sở dữ liệu trên mặt đất. Các thiết bị điện tử của bạn sẽ truy cập vào các server này và tải xuống các thông tin quan trọng như (vị trí, quãng đường, thời gian di chuyển). Có thể nói tốc độ truy xuất dữ liệu GPS nhanh hơn khi sử dụng các kết nối mạng 4G, 5G với đường truyền vệ tinh.

6.2. GLONASS 

GLONASS (Globalnaya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema) là hệ thống định vị vệ tinh do Nga phát triển và có đầy đủ các chức năng tương tự như GPS dùng để xác đinh vị trí. Hiện nay các thiết bị Android hay IOS sử dụng song song cả 2 hệ thống GLONASS và GPS để nâng cao độ chính xác khi sử dụng dữ liệu từ 55 vệ tinh trên toàn cầu.

Tìm hiểu kiến thức liên quan: VPN là gì

6.3. BDS 

BDS là Hệ thống định vị lớn thứ 3 toàn cầu của Trung Quốc, được biết tới với tên gọi khác là định vị Bắc Đẩu hay The BeiDou Navigation Satellite System. Ban đầu được lập trình và phát triển ở Trung Quốc với mục đích phục vụ mục đích nội địa khu vực. Tuy nhiên sau đó BDS đã phát triển rộng rãi trên toàn cầu.

6.4. Galileo

Galileo là một mạng lưới định vị do Liên minh Châu Âu xây dựng và phát triển để phục vụ định vị trong các hoạt động quản lý dân sự và phi dân sự. Galileo có cả bản trả phí và bản miễn phí. Hệ thống định vị Galileo ra đời là giải pháp của EU để chấm dứt sự phụ thuộc vào GPS của Mỹ và GLONASS của Nga.

6.5. QZSS

QZSS là hệ thống hỗ trợ định vị, dẫn đường, đo thời gian với mạng lưới vệ tinh do Nhật Bản nghiên cứu và phát triển. QZSS của Nhật chỉ sử dụng 4 vệ tinh, trong đó có một vệ tinh luôn bay phía trên nước Nhật.

6.6. IRNSS

IRNSS là một hệ thống định vị được sử dụng tại khu vực của Ấn Độ và Bắc Ấn Độ Dương, phục vụ cho các yêu cầu quân đội và dân sự. IRNSS cung cấp các dịch vụ định vị chính xác cho người dùng trong và ngoài nước, cách biên giới Ấn Độ 1.500 km. 

Hệ thống định vị này cung cấp hai loại hình dịch vụ là dịch vụ định vị tiêu chuẩn (SPS) dành cho mọi người dùng cơ bản và dịch vụ định vị hạn chế (RS) dành riêng cho những cá nhân được ủy quyền và các cá nhân thuộc diện quân đội.

7. Ứng dụng thực tế của GPS là gì?

GPS đã và đang được ứng dụng trong các trường hợp tiêu biểu như:

• 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 được tích hợp vào các trò chơi hấp dẫn như Pokemon Go để xác định vị trí các bạn bè gần nhau,..
• Sức khỏe và thể dục: Các thiết bị đồng hồ thông minh như Smartwatch và các thiết bị đeo thông minh khác có thể theo dõi khoảng cách chạy, đạp xe trong ngày của người dùng nhờ sự hỗ trợ của GPS.
• Định vị vị trí của người sử dụng, tìm đường đi với bản đồ.
• Đo lường quãng đường từ 1 vị trí tới vị trí khác kèm thời gian đến nơi dựa trên tốc độ di chuyển.
• Người dùng có thể đính kèm tọa độ vị trí khi chụp ảnh (Checkin).
• Chia sẻ lịch trình và đường đi tới nhiều người dùng khác.
• Tìm kiếm, định vị các thiết bị bị mất trộm, khóa điện thoại từ xa.
• Tối ưu kết quả tìm kiếm dựa trên khu vực: khám phá các địa điểm nhiều người ghé qua như quán ăn, ATM, bệnh viện, nhà nghỉ, khi tìm kiếm trong 1 phạm vi khu vực.

8. Tạm kết

Hi vọng rằng bài viết GPS là gì được Việt Tuấn biên soạn đã cung cấp cho bạn đọc đầy đủ những thông tin về GPS là gì? cũng như quá trình phát triển và lợi ích GPS mang lại. Hãy đón đọc những bài viết tiếp theo của chúng tôi để đón đầu các xu thế mới về công nghệ.