Chúng ta thường nhắc định vị GPS như để hiểu bản chất của nó là gì thì rất ít người hiểu bản chất thực sự về hệ thống định vị toàn cầu GPS. Vậy nên Ứng dụng mới xin được chia sẻ thêm cho các bạn hiểu rõ về hệ thống định vị toàn cầu, mọi người tham khảo và đóng góp thêm ý kiến nha.
Nội dung chính
1. GPS là gì ? Cơ chế hoạt động của GPS?
NASTAR Global Positioning System (GPS) là hệ thống định vị vị trí dựa vào hệ thống vệ tinh. Hệ thống này được sử dụng từ năm 1995, do Mỹ xây dựng. Hiện nay, rất nhiều thiết bị và ứng dụng đã và đang sử dụng hệ thống này. Tuy nhiên, chúng ta chỉ có thể sử dụng GPS của người Mỹ ở 1 mức độ nhất định, đủ để dùng cho mục đích cá nhân mà thôi. Ngoài ra hệ thống GPS còn cung cấp rất nhiều dịch vụ và thông tin dành cho các lĩnh vực khoa học, quân sự, hàng không, dự báo thời tiết v.v…
Hệ thống định vị toàn cầu GPS gồm:
- Phần không gian: Gồm 1 tổ hợp vài chục cái vệ tinh đang bay trên bầu trời theo những quỹ đạo nhất định, có tính toán và điều chỉnh để có thể phủ sóng toàn bộ mặt đất. Ở bất cứ điểm nào trên mặt đất, cũng đều có thể “nhìn thấy” tối thiểu 4 vệ tinh. Nôm na mà mật độ khá là đều. Các vệ tinh này bay ở độ cao 20,000km
- Phần điều khiển: Là các trung tâm mặt đất đặt cố định và rải rác khắp thế giới, theo dõi và điều khiển hoạt động của các vệ tinh trên.
- Phần sử dụng: là thiết bị thu nhận và sử dụng tín hiệu GPS có mục đích. Thiết bị này bao gồm phần cứng để thu nhận sóng, phần mềm để giải mã sóng, tính toán, và phần giao diện.
GPS hoạt động với cơ chế
Vị trí của 1 điểm trên mặt đất, sẽ là tham chiếu so với vị trí của các vệ tinh và trung tâm tín hiệu trung gian mặt đất. Nói đơn giản là thế này: Vị trí của bạn sẽ được tính toán dựa trên khoảng cách từ nơi bạn đang đứng đến các vệ tinh, và đến các trung tâm mặt đất. Khoảng cách này được đo = phương pháp rất đơn giản, đó là Quãng đường = Vận Tốc x Thời Gian. Ở đây, vận tốc là vận tốc truyền tín hiệu (sóng), thời gian đo bằng đồng hồ nguyên tử có độ chính xác cực cao. Vì thế, khi nhận đc tín hiệu từ vệ tinh, thiết bị sẽ tự tính toán ra khoảng cách giữa thiết bị và vệ tinh thông qua phương pháp trên.
Theo lý thuyết, chỉ cần có 3 vệ tinh là có thể tính toán đc vị trí (tính ra tọa độ x,y,z trong không gian), tuy nhiên do có sai số nhất định nên hệ thống cần thêm 1 tham chiếu nữa, tức là thêm 1 vệ tinh nữa là 4 vệ tinh để có thể tính toán đc chính xác. Dĩ nhiên nếu có nhiều hơn 4 vệ tinh thì nó cũng sẽ nhận hết và xử lý hết tín hiệu. Các bạn cũng nên biết rằng, có thêm nhiều vệ tinh thì có thể bắt chính xác hơn, nhưng chỉ là có thể thôi nhé, không phải cứ nhiều hơn là chính xác hơn đâu. Đôi khi còn chậm hơn vì thiết bị phải xử lý quá nhiều tín hiệu.
Cuối cùng, GPS tuy tính toán vị trí rất chính xác nhưng vẫn luôn luôn có sai số. Sai số này có thể và vài mét, hoặc vài trăm mét. Sai số hiển thị trên màn hình thiết bị chỉ là sai số có thể có dựa trên phân tích tín hiệu thu nhận đc, còn thực tế thì ko ai biết đc chính xác. Bởi các vệ tinh, trái đất, và cả chúng ta đều di chuyển liên tục đồng thời trong thời gian thực.
2. A-GPS là gì?
Assisted-GPS: công nghệ hỗ trợ cho hệ thống GPS qua việc sử dụng các trạm trung gian trên mặt đất. Các trạm trung gian này chính là các cột phát sóng của nhà mạng trong khu vực. Và hệ thống A-GPS có 1 máy chủ để tính toán các tín hiệu và thông số mà nó nhận đc. Thiết bị sử dụng A-GPS sẽ phải kết nối với máy chủ để nhận tín hiệu này (qua kết nối internet 3G, GPRS, wifi). Như hình vẽ bạn có thể thấy A-GPS nhận tín hiệu từ 3 vệ tinh và 1 trạm mặt đất. Nhờ đó mà tín hiệu sẽ nhanh chóng và ổn định hơn. Vì trạm mặt đất ở gần hơn, sóng khỏe hơn. Và trạm này cố định!!!
Nhờ đó A-GPS hoạt động nhanh hơn và ổn định hơn. Các bạn nên nhớ, A-GPS không hoàn toàn thay thế GPS, nó chỉ có tác dụng hỗ trợ mà thôi. Nếu ko có sóng di động, ko có liên lạc với máy chủ hay trạm BTS, thì thiết bị vẫn có thể định vị nhờ GPS như bình thường.
3. Định vị BTS trên GSM network khác gì so với định vị GPS?
Định vị GPS như các bạn đã biết, tính toán vị trí tham chiếu dựa trên khoảng cách với các vệ tinh. Vì thế nó cho tọa độ chính xác và có độ chính xác cao.
Định vị BTS: BTS chính là các trạm phát sóng Base transceiver station, các trạm này đặt cố định trên mặt đất, người ta xây dựng 1 bản đồ vị trí các trạm này. Vì thế khi ta nằm trong vùng phủ sóng của 1 trạm BTS, thì ta sẽ bị nó nhận diện và ghi lại vị trí tương đối. Tức là trạm BTS chỉ biết chúng ta trong tầm phủ sóng của nó (bán kính vài km tùy địa hình) chứ nó không biết vị trí chính xác của chúng ta. Vì thế cách định vị này có giá trị tương đối và sai số cao. Nói dễ hiểu hơn là khi bạn đứng trong vùng phủ sóng thì cho dù ngay dưới chân cột, hay cách cột 10km thì cũng như nhau cả thôi.
Ở trong thành phố, nơi có mật độ trạm BTS cao, thì định vị BTS chính xác hơn 1 chút nhờ giao thoa giữa nhiều vùng phủ sóng với nhau.
Nếu bạn vẫn chưa hiểu, thì xem ví dụ như sau: Bạn đang đi bộ trên quảng trường Ba Đình. Nếu bạn dùng GPS, bạn sẽ thấy mình đang di chuyển trên màn hình theo thời gian thực (như trong phim).
Còn nếu bạn dùng BTS, bạn đang đi nhưng trên mình hình sẽ thấy mình đứng im, và sau đó tự dưng nhảy từ điểm này sang điểm khác. Vì bạn vừa đi từ vùng phủ sóng của trạm này sang trạm khác.
4. Sự khác nhau giữa điện thoại có tích hợp GPS và máy GPS chuyên dụng ?
Sự khác nhau duy nhất chính là sự chuyên dụng và chính xác. Cái gì chuyên dụng mà chả xịn hơn!!!
Máy định vị GPS chuyên dụng có nhiều chức năng hơn, độ chính xác cao hơn, giao diện sử dụng thuận tiện hơn. Nhất là về chức năng và độ chính xác.
Còn các điện thoại tích hợp GPS, tuy có chip xử lý và ăn ten nhận tín hiệu nhưng vẫn không thể cho tham số chính xác được. Mặc dù các phần mềm đi kèm có các tính năng và giao diện hỗ trợ người dùng tốt. Nhưng điện thoại tích hợp GPS ko phải là 1 giải pháp đáng tin cậy cho những ai có nhu cầu sử dụng GPS. Nói đơn giản như bị rớt sóng, hay hết pin chẳng hạn.
Nếu muốn test thiết bị GPS, bạn hãy chọn 1 ngày đẹp trời, quang mây. Cài phần mền ứng dụng GPS, có chức năng hiển thị thông số, tracking (ghi lại hành trình). Và thử sử dụng xem thế nào! Bạn sẽ thấy những điều hữu dụng mà GPS mang lại, nhất là ở những nơi xa xôi, như rừng núi, ngoài đại dương chẳng hạn.
5. Những sai lầm thường gặp mà không phải ai cũng biết
- GPS ko phải là hệ thống dẫn đường. GPS là hệ thống định vị vị trí. Còn dẫn đường (navigator) là 1 ứng dụng của GPS. Nhiều bạn nhắc tới GPS là hệ thống dẫn đường là sai hoàn toàn. Ứng dụng của GPS đơn giản nhất mà bạn có thể sử dụng đó là check in, foursquare, latitude…
- Nhiều vệ tinh hơn chắc chắc đã xịn hơn 😀 Nhiều bạn khoe máy mình bắt được 8-10-12 vệ tinh. Điều đó là tốt, chứng tỏ chức năng GPS của bạn đang hoạt động tốt. Tuy nhiên điều đó có nghĩa là tại thời điểm đó, ở vị trí đó bạn đang bắt được tín hiệu từ 8-10-12 vệ tinh. Điều đó không nói lên cái gì cả! Vẫn là vị trí đó, nhưng ngày hôm sau, có thể bạn sẽ chỉ còn thấy 3-4 VT hoặc không thấy cái nào. Vì nhiều lý do, như do thời tiết chẳng hạn!
Như đã nói ở trên, nhận được nhiều nguồn tín hiệu có thể giúp thiết bị fix vị trí nhanh hơn và chính xác hơn, nhưng chỉ là có thể thôi, đôi khi còn làm chậm quá trình xử lý.
