Định vị điểm bằng công nghệ GPS: Tìm hiểu tổng quan

Định vị điểm bằng công nghệ GPS trong thời đại công nghệ số trở thành một ứng dụng không thể thiếu trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Với hệ thống GPS và thông qua máy GPS 2 tần số RTK, con người đã có những bước đột phá lớn trong việc định vị, xác định chính xác vị trí trên Trái đất.

>>> Xem thêm: Máy định vị GPS cầm tay – người bạn đồng hành lý tưởng trong mọi hành trình

Nguyên lý hoạt động của định vị điểm bằng công nghệ GPS

Về nguyên lý hoạt động của định vị điểm bằng công nghệ GPS dựa trên hoạt động của mạng lưới vệ tinh, máy thu GPS, từ đó xác định vị trí chính xác. Chi tiết như sau:

Về mạng lưới vệ tinh

• Vệ tinh GPS bao gồm những vệ tinh nhân tạo bay quanh Trái đất trên những quỹ đạo và đã được tính toán chính xác
• Các vệ tinh sẽ liên tục phát các tín hiệu vô tuyến và chứa các thông tin về thời gian chính xác mà tín hiệu được gửi đi và vị trí của vệ tinh tại thời điểm đó; kèm theo đó là các thông tin bổ trợ khác để máy thu có thể tính toán chính xác hơn.

Về máy thu GPS

Việc định vị điểm bằng công nghệ GPS trong đó máy thu GPS có nhiệm vụ nhận tín hiệu, tính toán khoảng cách và xác định vị trí, định vị điểm, chi tiết như sau:

Việc nhận tín hiệu thông qua các thiết bị như điện thoại, đồng hồ,… có gắn một chip GPS và các tín hiệu từ các vệ tinh xung quanh sẽ được các chip này thu nhận.

Việc tính toán khoảng cách qua

• Máy thu so sánh thời gian mà tín hiệu được gửi đi với thời gian nó nhận được tín hiệu
• Dựa vào khoảng cách thời gian chênh lệch và tốc độ truyền của sóng vô tuyến để máy thu tính toán khoảng cách từ mình đến vệ tinh

Xác định vị trí và định vị điểm:

• Máy thu cần nhận được tín hiệu từ ít nhất 4 vệ tinh để xác định chính xác vị trí 3 chiều: kinh độ, vĩ độ và độ cao
• Các vệ tinh tạo ra một hình cầu tưởng tưởng có bán kính bằng khoảng cách tính được và có tâm là vị trí của vệ tinh
• Điểm giao nhau của ít nhất 4 hình cầu này chính là vị trí của bạn

Trên đây chính là nguyên lý hoạt động của định vị điểm bằng công nghệ GPS được áp dụng ngày nay, đem lại sự chính xác cao, tránh sai lệch lớn.

>>> Xem thêm: Nguyên lý hoạt động GPS: Hiểu rõ cách hệ thống định vị toàn cầu hoạt động

Ứng dụng của định vị điểm bằng công nghệ GPS

Định vị điểm bằng công nghệ GPS mang lại nhiều tiện ích vô cùng lớn trong nhiều lĩnh vực, nổi bật như:

• Trong giao thông vận tải: giúp định vị xe ô tô, xe máy, tàu thuyền,… cũng như điều hướng, quản lý đội xe và xây dựng hệ thống kết nối chia sẻ.
• Ứng dụng trong viễn thông: giúp nhà mạng xác định vị trí trạm phát sóng đảm bảo chất lượng dịch vụ
• Lĩnh vực hàng không: giúp máy bay xác định hướng, vị trí bay chính xác và hỗ trợ hạ cánh xuống đường băng an toàn
• Lĩnh vực hàng hải: giúp xác định, định vị vị trí tàu thuyền và chỉ đường trên biển
• Lĩnh vực khảo sát và đo đạc nhằm thu thập dữ liệu, tạo bản đồ chi tiết và tính toán diện tích các khu vực
• Lĩnh vực nông nghiệp: giúp định vị máy móc và sử dụng GPS để phun thuốc trừ sâu, phân bón
• Trong quân sự: giúp quân đội xác định vị trí mục tiêu và điều khiển máy máy không người lái UAV

>>> Xem thêm: Định vị vị trí bằng máy GPS cầm tay Garmin 79S: Tìm hiểu chi tiết

Yếu tố ảnh hưởng đến định vị điểm bằng công nghệ GPS

Sự chính xác của định vị điểm bằng công nghệ GPS bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, như:

Số lượng và vị trí của các vệ tinh

• Nếu càng nhiều số lượng vệ tinh phát tín hiệu đèn máy thu, sẽ có nhiều dữ liệu hơn để tính toán vị trí, cho kết quả chính xác hơn.
• Vị trí tương đối của các vệ tinh so với máy thu mà được phân bổ đều quanh máy thu sẽ cho kết quả tốt hơn so với trường hợp vệ tinh chỉ tập trung ở một khu vực

Điều kiện môi trường

• Các vật cản xung quanh như tòa nhà, cây cối,… có thể chặn tín hiệu GPS, làm giảm số lượng vệ tinh và dữ liệu mà máy thu nhận được
• Điều kiện thời tiết khắc nghiệt như mưa, tuyết, sương mù,… có thể làm suy yếu tín hiệu GPS
• Địa hình phức tạp như rừng rậm, vùng núi, hầm, hoặc khu vực nhiều tòa nhà cao tầng có thể gây nhiễu tín hiệu

Chất lượng của thiết bị thu nhận tín hiệu

• Chất lượng anten tốt sẽ thu được tín hiệu ổn định và mạnh hơn
• Độ nhạy của chip GPS nhạy bén giúp bắt được tín hiệu yếu hơn, giúp tăng độ chính xác
• Các phần mềm xử lý dữ liệu GPS ảnh hưởng đến việc xử lý dữ liệu và kết quả tính toán cuối cùng

Sai số do đồng hồ

• Các vệ tinh GPS đo thời gian bằng đồng hồ nguyên tử có độ chính xác cao, tuy nhiên vẫn có một chút sai số nhỏ
• Đồng hồ trong các thiết bị đo cũng có thể có sai số nên ảnh hưởng đến việc tính toán khoảng cách

Nhiễu điện tử

• Các thiết bị điện tử như điện thoại, máy tính, hoặc các nguồn nhiễu điện tử khác có thể làm nhiễu, ảnh hưởng đến tín hiệu GPS

Hiệu ứng đa đường

• Hiện tượng đa đường có thể xuất hiện khi tín hiệu GPS bị phản xạ trên các bề mặt như mặt nước, tòa nhà, làm cho máy thu khó xác định được tín hiệu trực tiếp và việc tính toán khoảng cách xảy ra sai số.

Các yếu tố ảnh hưởng khác

• Việc định vị điểm bằng công nghệ GPS còn có thể bị ảnh hưởng bởi vận tốc khi thiết bị di chuyển với tốc độ cao khiến việc đo khoảng cách khó khăn, làm giảm độ chính xác. Hoặc khi thiết bị tăng tốc hoặc giảm tốc đột ngột, có thể làm ảnh hưởng độ chính xác.

>>> Xem thêm: Định vị GNSS sai lệch trên biển: Nguyên nhân và cách khắc phục

Cách cải thiện độ chính xác khi định vị điểm bằng công nghệ GPS

Với những yếu tố ảnh hưởng trên, có thể cải thiện độ chính xác khi định vị điểm bằng công nghệ GPS thông qua cách sau mà bạn cần lưu ý:

• Chọn vị trí có tầm nhìn rộng, ít vật cản để thu được tín hiệu vệ tinh nhiều hơn
• Kiểm tra cài đặt và đảm bảo thiết bị được cài đặt, cập nhật phần mềm mới nhất
• Kết hợp công nghệ GPS với các công nghệ khác để tăng độ chính xác như công nghệ GLONASS, Galileo,…
• Sử dụng các thiết bị định vị chuyên dụng, hiện đại có độ nhạy cao và khả năng lọc nhiễu cao như máy GNSS RTK Hi-target, máy máy GNSS RTK Satlab, … với các model nổi trội như Hi-Target V200, Satlab Freyja, Satlab Eyr,

>>> Xem thêm: Dịch vụ đo đạc bản đồ chính xác, uy tín và giá tốt

Tóm lại, việc định vị điểm bằng công nghệ GPS không chỉ là công nghệ định vị mà còn là nền tảng quan trọng cho nhiều ứng dụng hiện đại khác, ứng dụng trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống và góp phần không nhỏ vào sự phát triển bền vững của nhân loại.