Ngày xưa để xác định phương hướng, họ dựng lên những cây cột mốc, cẩn thận vạch ra một tấm bản đồ chi tiết và thậm chí là học cách quan sát các vì sao trên bầu trời. Thời nay mọi chuyện đã đơn giản hơn rất nhiều, với một thiết bị bỏ túi nhỏ gọn, giúp bạn biết chính xác địa điểm hiện tại của bạn dù bạn ở bất cứ nơi đâu trên trái đất này, chỉ rõ nơi bạn cần đến và vạch lộ trình chính xác, tính toán khoảng cách và thời gian tới nơi… Đó chính là GPS (Hệ thống Định vị Toàn cầu).
Hệ thống Định vị Toàn cầu gồm những gì?
Hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System) gồm 27 vệ tinh nhân tạo bay quanh quỹ đạo của trái đất (trong đó có 24 vệ tinh hoạt động thường trực, 3 vệ tinh còn lại để dự phòng). Quân đội Hoa Kỳ phát triển và ứng dụng hệ thống mạng lưới vệ tinh này với mục đích ban đầu là phục vụ quân sự, nhưng mới đây đã công bố rộng rãi cho mục đích dân dụng.
Mỗi một vệ tinh nhân tạo chạy bằng năng lượng mặt trời này sẽ bay vòng quanh trái đất đúng hai vòng trong một ngày. Quỹ đạo được sắp xếp để bất kỳ lúc nào, ở bất kỳ nơi đâu trên trái đất, đều có thể nhìn thấy ít nhất là 4 vệ tinh trên bầu trời
GPS – Tiện ích lớn trong thiết bị nhỏ
Nhiệm vụ của một thiết vị thu tín hiệu GPS là định vị ít nhất 4 vệ tinh này, đưa ra các thông số về khoảng cách đến chúng, và sử dụng thông tin này để suy diễn lại vị trí của chính thiết bị thu, rồi xác định trên bản đồ kỹ thuật số. Hoạt động của hệ thống này dựa trên một nguyên tắc toán học đơn giản gọi là phép đo trilateration.
GPS xác định vị trí như thế nào?
Thiết bị thu tín hiệu GPS tổng hợp thông tin dựa trên phép toán học trong không gian 3 chiều. Từ một điểm trong không gian, với một bán kính nào đó, chúng ta sẽ có một hình cầu chứ không phải là một vòng tròn nữa. Vì thế, nếu có 3 thông số về khoảng cách thì chúng ta sẽ có 3 hình cầu. Bản thân trái đất đóng vài trò như một hình cầu thứ 4. Thiết bị thu tín hiệu GPS sẽ tổng hợp ít nhất là 4 vị trí của 4 vệ tinh để đưa ra giao điểm chính xác, và đó chính là vị trí của chính thiết bị đó trên trái đất. Thiết bị thu tín hiệu GPS cần phải tính được hai thông số, đó là vị trí của ít nhất là 3 vệ tinh ngay trên bầu trời, và khoảng cách chính xác giữa thiết bị đến các vệ tinh đó. Sau đó, thiết bị thu sẽ tính toán các yếu tố đó bằng việc phân tích tín hiệu radio cao tần được phát ra từ các vệ tinh. Sóng Radio là năng lượng điện từ, vì vậy chúng có thể phát đi với tốc độ của ánh sáng (300.000km/giây trong môi trường chân không). Thiết bị thu nhận tín hiệu và vệ tinh sẽ làm việc phối hợp với nhau để thực hiện phép đo khoảng cách một cách chính xác theo thời gian thực.
Lợi ích lớn trong thiết bị nhỏ
Khi bộ thu tín hiệu làm xong việc tính toán này, nó có thể cho bạn biết về vĩ độ, kinh độ, và chiều cao so với mực nước biển (vị trí của bạn trên trái đất). Để cho việc sử dụng được dễ dàng, thì các đầu thu sẽ chuyển thông số có được vào các file bản đồ kỹ thuật số trong bộ nhớ của thiết bị. Bản đồ kỹ thuật số có thể đã có sẵn trong thiết bị, hoặc do nhà cung cấp dịch vụ lắp đặt và thường xuyên cập nhật cho bạn. Tại Việt Nam, hệ thống bản đồ kỹ thuật số đã cập nhật gần như toàn bộ các tỉnh thành trong cả nước, với 2 loại ngôn ngữ là tiếng Việt và tiếng Anh.
Một thiết bị thu tín hiệu GPS tiêu chuẩn không những chỉ cho bạn địa điểm của bạn trên bản đồ ở bất kỳ vị trí nào, mà còn vạch ra lộ trình của bạn trên bản đồ khi bạn di chuyển. Song song với thông tin quan trọng này, thiết bị định vị có thể cung cấp cho bạn nhiều thông tin hữu ích: như bạn đã đi được bao xa, được bao lâu, bạn đang đi với tốc độ bao nhiêu, tốc độ trung bình của bạn…
Từ địa điểm chính xác của bạn trên bản đồ, thiết bị sẽ giúp bạn tìm chính xác nơi mà bạn cần đến, và xác định khoảng thời gian ước tính khi bạn đến đích nếu vận hành với tốc độ hiện tại, lộ trình hoặc hướng dẫn bằng giọng nói
Với những thông tin được cài đặt hay cập nhật thường xuyên trên bản đồ kỹ thuật số, thiết bị sẽ cảnh báo cho bạn về đường một chiều, đường hai chiều, đường cấm ôtô, các ngả đường cấm rẽ (ví dụ cấm ô tô rẽ trái, phải…), tốc độ cho phép trên trục đường chính quốc lộ hay đường trong đô thị…
GPS – Tiện ích lớn trong thiết bị nhỏ
Với các mục đích và điều kiện sử dụng khác nhau, bạn cũng có thể có các lựa chọn khác nhau, có thể là thiết bị rời gắn trên xe ôtô hay mang theo người như GPS cầm tay cho người đi bộ hay đi môtô, hoặc một lựa chọn rẻ hơn là module tích hợp với màn hình DVD có chức năng GPS trang bị sẵn trong xe.
Với sự phát triển của ĐTDĐ, nhiều nhà sản xuất đã tích hợp GPS vào ĐTDĐ thông minh như sản phẩm ETEN Glofiish X500/M700, HP hw6910/6940, Mitac Mio A701/A700…Các chuyên gia trong ngành cho rằng tính năng GPS trong ĐTDĐ đang có 1 tương lai thực sự và nó sẽ làm cho thị trường GPS phát triển nhanh chóng.
