Gps Là Gì

Bạn đã từng lạc đường khi sử dụng GPS chưa? Công cụ này xuất hiện trên tất cả các thiết bị công nghệ thông minh, giúp xác định vị trí và chỉ đường nhanh chóng. Tuy nhiên, nó không chính xác tuyệt đối, vẫn có sai số xảy ra. Lý do vì sao, cùng tìm hiểu về cụ thể GPS là gì trong bài viết dưới đây nhé.

1. GPS là gì? GPS có từ khi nào?

GPS hay hệ thống định vị toàn cầu Global Positing System là hệ thống gồm 24 vệ tinh nhân tạo do Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ thiết kế, phóng lên quỹ đạo. Các vệ tinh này bay theo quỹ đạo xung quanh Trái Đất, gửi thông tin định vị về các thiết bị thu nhận mặt đất, tiếp tục qua xử lý thuật toán phức tạp rồi cho ra toạ độ địa lý của các vật thể trên bề mặt Trái Đất. Tọa độ này được xác định dựa vào khoảng cách từ nó đến ít nhất 3 vệ tinh trong hệ thống GPS.

Hệ thống GPS do Bộ quốc phòng và Không lực Hoa Kỳ quản lý. Mục đích ban đầu họ dùng GPS phục vụ quân đội. Sau đó nó được mở rộng sang lĩnh vực dân sự. Chính phủ Hoa Kỳ không chiếm độc quyền GPS, họ cấp quyền cho mọi người sử dụng miễn phí, không phân biệt quốc tịch.

Ít người biết, tên chính thức của GPS là NAVSTAR. Vệ tinh đầu tiên của hệ thống này được phóng năm 1978 và hoàn tất 24 vệ tính vào năm 1994. Các vệ tinh được chế tạo liên tục và thay mới theo chu kỳ ít nhất 10 năm. Chúng hoạt động dựa vào năng lượng mặt trời và pin dự phòng được lắp đặt sẵn.

2. Cấu tạo GPS

Để đưa ra thông tin tọa độ chính xác nhất, cấu tạo GPS chia thành 3 phần với chức năng thu, nhận và phân tích tín hiệu như sau:

  • Các vệ tinh: Chúng quay theo quỹ đạo xung quanh Trái Đất chu kỳ 2 lần/ ngày. Trong quá trình di chuyển, chúng liên tục gửi tín hiệu địa lý về mặt đất.

  • Trạm thu mặt đất: Các trạm này được đặt ở khắp nơi trên Trái Đất, chúng chứa các ăng-ten để thu tín hiệu gửi về từ vệ tinh. Đồng thời chúng cũng được lắp đặt các thiết bị giám sát, điều khiển hoạt động các vệ tinh, đảm bảo các vệ tinh vận hành hiệu quả và truyền dữ liệu chính xác nhất.

  • Thiết bị của người dùng: Nó là các thiết bị quen thuộc như smartphone, xe hơi, máy bay… có tác dụng thu và phát tín hiệu GPS.

3. GPS hoạt động như thế nào?

Tất cả 24 vệ tinh trong hệ thống GPS đều quay vòng quanh Trái Đất theo một quỹ đạo nhất định, chu kỳ 2 lần/ ngày. Tốc độ di chuyển của chúng là 7000 dặm/giờ. Chúng phát tín hiệu xuống các máy thu nhận dưới mặt đất. Tín hiệu sau đó được xử lý bằng các phép tính lượng giác phức tạp trong các máy thu nhận, kết quả cho ra tọa độ địa lý. 

Các tín hiệu được vệ tinh gửi về Trái Đất phân chia thành 3 loại như sau:

  • Mã giả ngẫu nhiên: Nó là một mã định danh để xác định vệ tinh nào trong hệ thống GPS đang truyền thông tin. 

  • Dữ liệu thiên văn: Nó cập nhật liên tục vị trí vệ tinh nào đang phát tín hiệu GPS và ngày giờ tín hiệu đó được phát đi.

  • Dữ liệu niên lịch: Cung cấp trạng thái vệ tinh vào thời điểm (ngày giờ cụ thể) khi phát tín hiệu. Dữ liệu này cũng được cập nhật liên tục.

Tổng hợp 3 dữ liệu trên, qua xử lý sẽ cho biết tình trạng hoạt động, vị trí của mỗi vệ tinh trên quỹ đạo, tọa độ của nó so với Trái Đất và vị trí của nó so với các vệ tinh khác trong hệ thống. Kết hợp dữ liệu vị trí với thời gian nhận tín hiệu sẽ thu được vị trí người dùng trên Trái Đất.

4. Ứng dụng GPS trong các lĩnh vực nào?

GPS được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực ngành nghề khác nhau. Phổ biến nhất là ngành vận tải, thám hiểm, khai thác mỏ, tìm kiếm cứu nạn… Hiện nay, GPS được ưa chuộng sử dụng thường xuyên trong việc tìm đường, di chuyển, công việc hàng ngày khác. 

Theo đó, các công dụng chính yếu của GPS gồm xác định vị trí, chỉ đường, theo dõi/ giám sát vị trí, lập bản đồ, tính thời gian. Một số ví dụ điển hình về ứng dụng GPS như sau:

  • Trong thiên tai, đội cứu nạn sử dụng GPS để xác định vị trí người gặp nạn, tìm đường ứng cứu nhanh và hiệu quả nhất.

  • Ứng dụng trong các trò chơi như Pokemon Go hay Geocaching.

  • Thiết lập quãng đường chạy, đi bộ, đạp xe… trong việc tập luyện thể dục của người dùng. Nhờ đó giúp người dùng theo dõi, đo lường kết quả và xây dựng kế hoạch tập luyện phù hợp.

  • Máy bay, ô tô, xe máy sử dụng GPS để xây dựng, chọn lựa quãng đường di chuyển an toàn, tiết kiệm nhất.

  • Sử dụng GPS xây dựng bản đồ vệ tinh có độ chính xác cao hơn so với phương pháp vẽ bản đồ truyền thống. Với cách này, sai số trên bản đồ nhỏ hơn và được điều chỉnh liên tục phù hợp với thay đổi hiện tại.

5. Độ chính xác của GPS - GPS có chính xác không?

Số liệu tọa độ được cung cấp bởi GPS phụ thuộc vào các thiết bị thu nhận, thời gian và thuật toán. Cả ba yếu tố này đều không chính xác tuyệt đối. Hoạt động của vệ tinh và thiết bị nhận không phải lúc nào cũng ổn định, đường truyền có thể gặp chướng ngại vật, thuật toán có sai số… Do vậy, GPS không thể chính xác 100%, dẫn đến tình trạng chỉ sai đường, lạc đường như đã đề cập ở đầu bài viết. 

Một số yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác của GPS gồm:

  • Vật cản đường truyền: Tín hiệu từ vệ tinh đi qua tầng khí quyển, núi lửa, cây cối, nhà ở… có thể bị chặn, sai lệch thời gian.

  • Thời tiết: Mưa bão, gió lớn có thể khiến đường truyền bị chậm, ngắt quãng dẫn tới sai lệch thời gian.

  • Các thiết bị hoạt động không hiệu quả: Theo thời gian, vệ tinh và các thiết bị thu nhận tính hiệu GPS cũ, không được thay mới kịp thời nên hoạt động kém hiệu quả.

  • Sai số tính toán: Thuật toán sẽ có những sai số nhất định khiến vị trí tọa độ sai.

6. GPS và các hệ thống định vị toàn cầu khác 

Không chỉ có GPS của Bộ quốc phòng Hoa Kỳ, nhiều quốc gia khác cũng đua nhau xây dựng hệ thống định vị của riêng mình. Một số hệ thống định vị khác như GLONASS do Nga phát triển, BDS do Trung Quốc phát triển, Galileo của Liên minh Châu Âu, IRNSS của Ấn Độ và QZSS được nghiên cứu bởi Nhật Bản. Mỗi hệ thống có điểm mạnh riêng của nó như sau:

  • GLONASS: Hệ thống này đưa ra kết quả chính xác hơn khi ở Bán cầu Bắc hơn Bán cầu Nam. Nó chậm hơn so với GPS. Do vậy, bạn nên sử dụng nó nếu ở Bán Cầu Bắc hoặc kết hợp với GPS để cho kết quả chính xác nhất. 

  • BDS: Ban đầu nó chỉ được sử dụng tại nội địa Trung Quốc rồi phát triển ra toàn Thế giới. Mặc dù vậy, nó vẫn hiệu quả hơn nếu bạn ở khu vực Trung Quốc và những vùng lân cận. Sai số của BDS từ 5-10m.

  • Galileo: Công nghệ băng tần kép giúp hệ thống Galileo cho kết quả chính xác cao tới cm trong thời gian thực. Nếu cần độ chính xác cao nhất, bạn nên lựa chọn kích hoạt hệ thống này.

  • QZSS: Hiện tại hệ thống này chỉ gồm các vệ tinh phía trên khu vực nước Nhật nên nó chỉ phù hợp với các thiết bị thuộc phạm vi nước này. 

  • IRNSS: Giống với QZSS, IRNSS cũng hạn chế về phạm vi hoạt động. Nó tương thích với các thiết bị thuộc Ấn Độ và xung quanh bán kính 1500km nước này.

Tất cả các hệ thống định vị này đều được tích hợp trong điện thoại thông minh và các thiết bị tương tự. Chúng tương thích và hỗ trợ lẫn nhau, đưa ra số liệu định vị chính xác cao nhất cho người dùng.

Trên đây là tất cả thông tinh về định nghĩa GPS là gì, hoạt động và ứng dụng của GPS trong khoa học, kinh tế và đời sống hiện nay. Bên cạnh đó còn nhiều hệ thống định vị khác cùng hoạt động. Bạn nên dựa vào loại thiết bị, khu vực địa lý và điều kiện sử dụng để lựa chọn chuyển đổi công cụ phù hợp nhất.

giỏ hàng dbk 0 (0) sản phẩm.
DBK VIỆT NAM, https://dbk.vn/gps-la-gi.html,
21/15 đường số 17
Thu Đuc, HCM, 700000
Việt Nam
+84919219111