GPS Là Gì?

Mọi người thường nói với nhau về GPS và về các giá trị mà hệ thống này mang lại cũng đã được công nhận.

Chúng ta dùng ứng dụng của hệ thống GPS trong đời sống hằng ngày như xem bản đồ đường đi, định vị trên xe ô tô… nhưng không phải ai cũng biết hoặc am hiểu cụ thể về hệ thống này.

Vì thế, nội dung bài viết hôm nay Ô Tô Hoàng Long sẽ giải đáp thông tin GPS là gì và những ứng dụng tuyệt vời của hệ thống này.

GPS Là Gì?

GPS là một hệ thống định vị toàn cầu vô tuyến dựa trên vệ tinh thuộc sở hữu của chính phủ Hoa Kỳ và được điều hành bởi Không lực Hoa Kỳ. 

Đây là một trong những hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu (GNSS) cung cấp thông tin về vị trí địa lý và thời gian cho người dùng ở bất kỳ đâu trên hoặc gần Trái đất, nơi có đường ngắm không bị cản trở tới bốn hoặc nhiều vệ tinh GPS.

Hệ thống định vị toàn cầu GPS được biết đến bao gồm 30 vệ tinh bay xung quanh trái đất với tốc độ 20.200km. Được biết, chỉ có 27 vệ tinh đang hoạt động bình thường, 3 trong số các vệ tinh còn lại đóng vai trò dự phòng trong trường hợp những vệ tinh chính gặp vấn đề.

Đặc điểm tạo nên sự thú vị của GPS là chúng có thể cung cấp thông tin chính xác về vị trí của mọi vật thể trên bề mặt Trái Đất, dưới mọi điều kiện thời tiết và bất kỳ khung giờ nào trong ngày.

GPS thông thường có độ chính xác khoảng 5 mét (16 ft), nhưng khi sử dụng máy thu GPS băng tần L5 thì độ chính xác trong phạm vi 30 cm (11,8 in), mặc dù nhiều yếu tố như chất lượng máy thu và ăng-ten cũng như các vấn đề khí quyển có thể ảnh hưởng đến độ chính xác này.

Với các ứng dụng kỹ thuật và khảo sát đất đai độ chính xác có thể trong phạm vi 2 cm, và độ chính xác thậm chí dưới milimet cho các phép đo dài hạn.

Dù được quản lý bởi chính phủ Mỹ, nhưng hệ thống định vị này hoàn toàn miễn phí cho người dùng trên toàn cầu chỉ cần có bộ thu GPS.

Có thể bạn chưa biết: Ngoài GPS của Mỹ, còn có những hệ thống định vị vệ tinh của các nước khác như GLONASS của Nga, BeiDou của Trung Quốc, Galileo của EU, Quasi-Zenith QZSS của Nhật Bản và NavIC của Ấn Độ.

Chi phí chương trình GPS vào năm 1973 ước tính khoảng 5 tỷ đô la Mỹ (tương đương 9 tỷ đô la vào năm 2020).

Mặc dù có rất nhiều nhu cầu về điều hướng chính xác trong các lĩnh vực quân sự và dân sự, nhưng hầu như người ta cho rằng lý do GPS được tạo nên là cho mục đích răn đe hạt nhân.

Trong cuộc chạy đua vũ trang thời Chiến tranh Lạnh, mối đe dọa hạt nhân đối với sự tồn tại của Hoa Kỳ là nhu cầu cấp thiết, những tên lửa đạn đạo cần phải có vị trí mục tiêu chính xác để dẫn đường.

Nguyên lý hoạt động của GPS

Cứ hai lần một ngày, các vệ tinh sẽ bay xung quanh trái đất với một quỹ đạo vô cùng chính xác. Sau khi tổng hợp đầy đủ dữ liệu, các vệ sinh sẽ truyền tín hiệu về trái đất.

Hệ thống máy thu GPS sẽ tiếp nhận thông tin truyền từ vệ tinh xuống, thông qua các phép tính lượng giác, hệ thống sẽ tìm được chính xác vị trí của người dùng.

Trên thực tế, GPS chính là việc so sánh thời gian chênh lệch giữa lúc tin hiệu được phát đi từ vệ tinh và đến lúc máy thu tiếp nhận được. Sai lệch về thời gian cho biết khoảng cách từ vệ tính đến máy thu là bao xa.

Khi nhận được tín hiệu của ít nhất từ 4 vệ tinh thì máy thu GPS có thể tính được vị trí ba chiều (kinh độ, vĩ độ và độ cao). Quãng đường đo được trên máy sẽ là căn cứ giúp xác định vị trí người dùng trên bản đồ điện tử.

Ví dụ cụ thể, trên bản đồ đánh dấu 3 vị trí A,B và C. Dữ liệu GPS sẽ thông báo cho người dùng biết khoảng cách từ 3 điểm đó đến vị trí của họ là bao xa.

Sau đó, người dùng tiến hành vẽ ra 3 vòng tròn có tâm là A, B, C có bán kính tương ứng là 1km, 3km và 2km. Khi đó, vị trí giao nhau của ba vòng tròn trên chính là vị trí mà bạn đang đứng.

Các vệ tinh trên quỹ đạo được bố trí sao cho các máy thu GPS trên mặt đất có thể nhìn thấy tối thiểu 4 vệ tinh vào bất kỳ thời điểm nào, ở bất kỳ nơi đâu.

Các vệ tinh được cung cấp bằng năng lượng Mặt Trời và có các nguồn pin dự phòng để duy trì hoạt động khi chạy khuất vào vùng không có ánh sáng Mặt Trời. Các tên lửa nhỏ gắn ở mỗi quả vệ tinh giữ chúng bay đúng quỹ đạo đã định.

Ưu và nhược điểm của hệ thống định vị toàn cầu GPS

Được xem là một hệ thống định vị hiện đại và phát triển nhất thế giới. Tuy nhiên, GPS vẫn có những ưu và nhược điểm nhất định, cụ thể là

Ưu điểm

• Ưu điểm nổi bật và dễ nhận thấy nhất của GPS là khả năng cập nhật liên tục và định vị trí chính xác của người dùng. Chúng cũng có chức năng liên kết bản đồ để hỗ trợ tốt nhất việc tìm kiếm phương hướng, đường xá.
• Đối với lĩnh vực nghiên cứu vũ trụ, GPS có tình năng đo và ghi lại hành trình của vật thể bằng những hình ảnh chân thật nhất. Thêm vào đó, chúng cũng có khả năng thông báo nguy hiểm, hỗ trợ an ninh.
• Trong đời sống hằng ngày, bạn có thể sử dụng hệ thống này để định vị các vật dụng cá nhân nếu bị đánh cắp.

Nhược điểm

• Việc cài đặt tính năng GPS khiến cho thiết bị tiêu tốn khá nhiều pin mỗi khi sử dụng. Hơn thế nữa, nhiều chuyên gia cũng cảnh báo nếu lạm dụng GPS quá mức là nguyên nhân dẫn đến việc bị theo dõi từ xa, thông tin riêng tư bị xâm phạm, đánh cắp.
• Hệ thống GPS đôi khi hoạt động không chính xác khi đi qua tầng khí quyển, phản xạ tín hiệu từ vật thể, ảnh hưởng bão từ, che khuất hình học…

Một số ứng dụng quan trọng của GPS

Sự ra đời của GPS được xem là bước ngoặt lớn của giới khoa học công nghệ. Nó mang đến những giá trị rất lớn cho đời sống của con người, cụ thể như:

Xác định vị trí đường, hướng dẫn các bước đi cụ thể và chính xác. Tuy nhiên bạn chỉ có thể sử dụng thông qua sự hỗ trợ của ứng dụng bản đồ như Google Map và bắt buộc phải có internet.

• Quản lý và điều khiến các phương tiện đi lại
• Xác định chính xác hướng đi, quãng đường, đích đến một cách chính xác
• Thực hiện theo dõi lộ trình của xe, chống trộm đối với các ứng dụng cho thuê xe tự lái
• Báo cáo tổng số km của bạn đã đi được khi theo dõi trên bản đồ, cảnh báo vượt quá tốc độ, ra khỏi vùng giới hạn
• Cho phép tích hợp trên các thiết bị thông minh để hỗ trợ tìm kiếm và định vị từ xa
• Mang đến kết quả tìm kiếm tối ưu nhất ở các khu vực gần bạn như các quán ăn uống, dịch vụ, vui chơi giải trí.
• Khảo sát trắc địa, môi trường.

Trên đây Ô Tô Hoàng Long đã giới thiệu về GPS là gì cũng như những thông tin liên quan.

Có thể nói GPS hiện diện trong đời sống hằng ngày của chúng ta và trở thành 1 thứ không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại.

Những câu hỏi thường gặp về hệ thống GPS (FAQ)

FAQs