GPS, Bắc Đẩu và GLONASS hoạt động thế nào trên thiết bị đeo?

VNR Content

28/02/2021

Ngày nay, hệ thống định vị toàn cầu hiện hữu ở khắp mọi nơi từ các ứng dụng bản đồ, giao hàng đến thông tin liên lạc. Đối với một số người, việc đi đến nơi không có sóng định vị là một ý tưởng tồi. Nhưng chúng ta có thực sự biết cách thức chúng hoạt động như thế nào?

Trên thế giới, GPS là hệ thống định vị được nhiều người biết nhất. Nhưng cạnh đó vẫn tồn tại nhiều hệ thống khác như Bắc Đẩu (BeiDou) hay GLONASS. Về nguồn gốc, GPS do Bộ Quốc phòng Mỹ thiết kế, Bắc Đẩu từ Trung Quốc và GLONASS của Liên bang Nga.

Bằng cách hiểu các thuật ngữ này, chúng ta có thể đưa ra lựa chọn thông minh trong việc mua các thiết bị có hỗ trợ, đồng thời đảm bảo chúng hoạt động trơn tru và mượt mà nhất.

GSP là gì và hoạt động ra sao?

GPS là tên viết tắt của Global Positioning System - Hệ thống định vị toàn cầu. Đây là giải pháp thương mại được sử dụng rộng rãi nhất và được tìm thấy trong phần lớn các thiết bị đeo theo dõi sức khỏe, điện thoại và SatNav (bảng điện tử dẫn đường bằng vệ tinh).

Dự án GPS được khởi động tại Mỹ vào năm 1973 với mục đích nhằm cải thiện các giới hạn nhận thức của nhiều dự án tiền nhiệm. Được phát triển bởi Bộ Quốc phòng Mỹ, hệ thống này ban đầu bao gồm 24 vệ tinh và dự kiến phục vụ cho quân đội Mỹ.

Đến năm 1995, GPS đi vào hoạt động đầy đủ nhưng đã được đưa vào sử dụng với mục đích dân sự từ những năm 1980. Tính đến nay, mạng lưới GPS đã có 34 vệ tinh hoạt động trên quỹ đạo không đồng bộ địa lý quanh Trái Đất. "Không đồng bộ địa lý" chỉ vị trí tương đối trên một điểm cụ thể của vệ tinh được duy trì bằng cách phối hợp với chuyển động quay của hành tinh.

Mỗi khi thiết bị đeo cần biết vị trí của người dùng, một bộ thu tích hợp sẽ bắt đầu tiếp nhận các tín hiệu vô tuyến từ vệ tinh gửi đến. Những tín hiệu này cũng bao gồm thời gian được đồng bộ hóa và dữ liệu của quỹ đạo.

Bởi vì tín hiệu luôn truyền tới với tốc độ chính xác và theo thời gian thực, thiết bị đeo có thể nhận về chỉ báo quãng đường người dùng đi được. Trong khi đó, các trạm theo dõi từ Trái Đất sử dụng sóng radio để xác định quỹ đạo vệ tinh. Trung tâm chỉ huy có nhiệm vụ truyền dữ liệu quỹ đạo, hiệu chỉnh thời gian và nhiều hơn thế nữa.

Để có được vị trí chính xác, GPS thường yêu cầu dữ liệu từ 4 hoặc nhiều vệ tinh riêng biệt. Điều này cho phép tọa độ vị trí sai số với một biên độ có thể chấp nhận được.

Nói chung, đồng hồ thông minh luôn cho người dùng biết chính xác dữ liệu khoảng cách của người dùng nhờ 4 vệ tinh riêng biệt ngoài quỹ đạo tại bất kỳ thời điểm nào.

Độ chính xác và giới hạn của GPS

GPS có thể cung cấp vị trí trong phạm vi 7,8 m và độ chính xác khoảng 95%. Chỉ số này lý giải vì sao đôi lúc người dùng dựa trên GPS lại đi nhầm đến nơi không mong muốn. Mặt khác, GPS cũng không thể điều hướng trong những không gian nhỏ như trong tòa nhà, hầm giữ xe.

Bên cạnh đó, đồng hồ chạy bộ còn bị giới hạn bởi tần suất tín hiệu đến vị trí người dùng. Thông thường, một chiếc smartwatch sẽ theo dõi vị trí người dùng mỗi 5 giây. Sau đó, nó sẽ vẽ lộ trình giữa các điểm tín hiệu để đưa ra đường đi GPS.

Tuy nhiên, nhược điểm của chúng là không biết được chính xác người dùng đã làm gì giữa 2 điểm tín hiệu. Giả định nếu chạy trên một đường thẳng nhưng giữa đường người đeo lại đi vòng quanh một cái cây, thiết bị sẽ không thể biết điều họ vừa làm.

Trong khi đó, các điểm không chính xác nhỏ ở vị trí ước tính cũng có thể cộng dồn trong một thời gian dài, dẫn đến "sai số đo lường". Trung bình, GPS có xu hướng đánh giá quá cao, thay vì đánh giá thấp khoảng cách mà một cá nhân đi được.

Theo thiết kế, bộ thu sóng GPS sử dụng lượng lớn năng lượng nên hầu hết các đồng hồ chạy bộ sẽ chỉ kích hoạt GPS sau khi người đeo bắt đầu chạy. Một số mẫu đồng hồ còn cố gắng giảm mức tiêu hao năng lượng bằng cách cho phép người dùng giảm tần suất kiểm tra tín hiệu GPS mỗi phút.

Polar Grit X là một ví dụ điển hình. Mẫu đồng hồ này tích hợp tùy chọn cung cấp 100 giờ theo dõi GPS liên tục cho mỗi lần sạc duy nhất. Tất nhiên, điều này có thể làm giảm độ tin cậy của dữ liệu vị trí nên người dùng cần cẩn thận khi kích hoạt các tính năng như vậy. Trong một số trường hợp tập luyện, người đeo smartwatch phải vượt đánh đổi giữa việc tăng thời lượng sử dụng pin hay độ chính xác.

GPS hoạt động với các cảm biến khác để có độ chính xác cao hơn

May mắn thay, một số nhà sản xuất đã nghĩ ra giải pháp nhằm giảm thiểu hạn chế nói trên. Đó là kết hợp định vị GPS với bản đồ trực tuyến, mà cụ thể đây là Google Maps. Điều này cung cấp thông báo bổ sung tốt hơn về tuyến đường người đeo có thể thực thực hiện.

Ngoài ra, dữ liệu lộ trình còn được kết hợp với các cảm biến thông minh khác. Ví dụ như thông tin địa hình có thể được kết hợp với các chỉ số đo độ cao khí áp để cung cấp thông tin độ cao. Cảm biến đếm bước chân cũng có thể sử dụng song song với GPS để cung cấp tốc độ, số bước và độ dài sải chân.

Nếu chạy từ A đến B với số bước nhiều hơn bình thường, thuật toán trên đồng hồ sẽ tự động nhận biết người dùng đi được quãng đường dài hơn.

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng một phép đo nhất quán thường quan trọng hơn một phép đo chuẩn xác. Nói cách khác, nếu đeo đồng hồ chạy bộ với mong muốn cải thiện thể chất thì trọng tâm chính của người dùng là xem sự thay đổi của chỉ số. Miễn là các bài tập đủ đồng nhất để cho thấy sự cải thiện này, quá trình luyện tập nói chung vẫn sẽ có hiệu quả.

Cuối cùng, có một số tùy chọn đặc biệt giúp cải thiện độ chính xác của GPS là tăng gấp đôi độ nhận tín hiệu. Các phương pháp như vậy thường được dùng trong quân đội và có thể cải thiện độ chính xác xuống vài cm. Mặc dù GPS tần số kép đã có thể đưa vào sử dụng cho mục đích thương mại, kích thước và tính thực tế của giải pháp này lại hạn chế khả năng sử dụng của nó trên một thiết bị đeo như smartwatch.

GLONASS là gì?

GLONASS là tên viết tắt của Global Navigation Satellite System – Hệ thống điều hướng vệ tinh toàn cầu. Nó có độ chính xác cao hơn đôi chút so với GPS ở khoảng 4,5–7,5 mét và được xem như một tùy chọn dự phòng trong trường hợp không có GPS.

GLONASS đạt được độ chính xác cao hơn nhờ vào 24 vệ tinh được thiết kế để phủ sóng lớn hơn ở độ cao cao hơn. Lợi thế này bắt nguồn từ nguồn gốc GLONASS, nó được phát triển ở Nga với địa hình nhiều đá hơn.

Bắc Đẩu và các hệ thống định vị khu vực khác

Hệ thống dẫn đường Bắc Đẩu (BDS) là một hệ thống định vị vệ tinh thuộc sở hữu của Trung Quốc. Trước đây Bắc Đẩu có tên gọi là La bàn với 35 vệ tinh phủ sóng ngoài quỹ đạo. Tuy nhiên, hệ thống BDS chỉ khả dụng trong khu vực Trung Quốc đại lục.

Một lựa chọn khu vực khác là Hệ thống Vệ tinh Định vị Khu vực Ấn Độ (IRNSS) với 8 vệ tinh trực thuộc. Hệ thống vệ tinh Quasi-Zenith (QZSS) là một GNSS khu vực thuộc sở hữu của chính phủ Nhật Bản. QZSS là một "chòm sao" 4 vệ tinh, với 3 vệ tinh có thể nhìn thấy mọi lúc.

GPS, GLONASS và Bắc Đẩu là những công nghệ tuyệt vời giúp cuộc sống của chúng ta dễ dàng hơn. Nhưng hãy nhớ rằng chúng cũng chỉ là những công cụ đo lường nên độ chính xác không hoàn toàn 100%. Cách tốt nhất để biết quá trình luyện tập đã thực sự tốt hay chưa là luôn tầm soát cơ thể của chính mình!

Ngọc Diệp;(Tham khảo Android Authority)

Thành viên mới đăng