GLONASS - Hệ thống thay thế GPS có thể bạn chưa biết

aA

Bạn có biết là dịch vụ định vị vệ tinh không chỉ có GPS? Có hệ thống định vị vệ tinh khác có thể bạn chưa nghe tới nhưng có khi đã từng dùng rồi. Nó được gọi là GLONASS.

GLONASS là gì?

Đây là từ viết tắt của cụm từ tiếng Nga "Globalnaya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema" (tạm dịch là hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu). GLONASS là hệ thống định vị vệ tinh do Lực lượng Phòng vệ Không gian của Nga điều hành, tương tự GPS. Hệ thống GPS là sản phẩm của Bộ Quốc phòng Mỹ xây dựng vào năm 1978, còn GLONASS ra sau và được coi là hệ thống thay thế.

Cũng giống như GPS, chức năng chính của GLONASS là hệ thống điều hướng cho xe hơi và hàng không. Tuy nhiên, ban đầu nó được ngành quốc phòng của Nga dùng làm hệ thống dẫn đường trong các môi trường đòi hỏi tốc độ cao như trong máy bay phản lực và tên lửa đạn đạo.

GLONASS bắt đầu ra mắt vào cuối thập kỷ 70 của thế kỷ trước. Ban đầu, nó được sử dụng chủ yếu cho việc định vị thời tiết và đo vận tốc. Tuy nhiên sau sự sụp đổ của Liên Xô, đầu tư cho GLONASS bị cắt giảm khiến dự án bị đình trệ. Kết hợp với tuổi đời của vệ tinh ngắn (khoảng 3 năm), nên rất ít người tin tưởng vào thành công của chương trình GLONASS. Thế nhưng mọi sự thay đổi vào năm 2011 khi Thủ tướng Nga Vladimir Putin tuyên bố coi việc hoàn thành chương trình GLONASS là một ưu tiên quốc gia và đầu tư ồ ạt cho dự án này, biến nó trở thành tổ hợp công nghệ tối quan trọng.

Vào năm 2007, ông Putin ban hành sắc lệnh liên bang mở GLONASS cho sử dụng dân sự không giới hạn, đưa hệ thống này trở thành thách thức với hệ thống GPS của Mỹ. Vào năm 2010, GLONASS đã phủ khắp lãnh thổ của Nga. Một năm sau đó, nhờ vào chòm sao vệ tinh quay theo quỹ đạo mà nó đã phủ khắp toàn cầu.

GLONASS hoạt động như thế nào?

Có 3 thành phần cấu tạo nên GLONASS. Đầu tiên là cơ sở hạ tầng không gian gồm các chòm sao vệ tinh. Đây là nhóm các vệ tinh hoạt động trên cùng hệ thống. Chúng thường được đặt trên các máy bay bay quanh quỹ đạo trái đất hay còn được gọi là các quỹ đạo bay. Các vệ tinh này tương tác với các mạng định vị dưới mặt đất (thành phần thứ hai), giúp tăng độ chính xác và tốc độ của các vệ tinh qua việc thu thập các thông tin đo đạc.

Các mạng lưới định vị dưới mặt đất lý tưởng nhất là trải rộng đều trên khắp thế giới để đảm bảo sự chính xác. Tuy nhiên với GLONASS, các mạng định vị dưới mặt đất chủ yếu nằm ở Nga, Brazil, Cuba và châu Nam Cực. Nga cũng đã đồng ý sẽ mở các mạng định vị dưới mặt đất ở Trung Quốc, quốc gia muốn đưa GLONASS trở thành đối trọng với GPS. Ngoài ra, trong năm 2014 thì GLONASS đã có thêm 7 mạng định vị dưới mặt đất nằm ở bên ngoài nước Nga.

Các chòm sao vệ tinh và mạng lưới định vị dưới mặt đất tạo thành lưới tam giác để xác định vị trí của các thiết bị nhận, là thành phần thứ ba. Thành phần thứ ba là các thiết bị nhận tương thích với GLONASS như smartphone hay các hệ thống dẫn đường trên xe hơi. Lưới tam giác (để đo đạc vị trí) được thực hiện bởi một loạt tính toán dựa trên các nội dung tín hiệu gửi từ các vệ tinh. Các tín hiệu này được gửi ở các khoảng thời gian chính xác. Các thiết bị nhận dùng GLONASS để định vị sẽ sử dụng các tín hiệu gửi từ ít nhất 4 vệ tinh để tính toán vị trí, vận tốc và thời gian.

GLONASS ban đầu sử dụng phương pháp truy cập đa tần FDMA (Frequency Division Multiple Access Method) để liên lạc với các vệ tinh, với 25 kênh cho 24 vệ tinh. Đây là giao thức phổ biến trong liên lạc vệ tinh nhưng có hạn chế là dễ bị can nhiễu và gián đoạn. Từ năm 2008, GLONASS đã sử dụng CDMA (Code Division Multiple Access Technique) để mang đến khả năng tương thích với các vệ tinh GPS. Bởi vì các thiết bị nhận GLONASS tương thích với cả FDMA và CDMA nên chúng chúng có kích cỡ lớn hơn và đắt đỏ hơn GPS.

GLONASS và GPS khác nhau như thế nào?

Có một số khác biệt cơ bản giữa GLONASS và GPS.

Đầu tiên, GLONASS có ít vệ tinh hơn. GPS có 32 vệ tinh quay quanh trái đất trong 6 quỹ đạo bay. Trong khi đó, GLONASS có 24 vệ tinh với 3 quỹ đạo bay. Điều này có nghĩa là GONASS có nhiều vệ tinh đi theo cùng quỹ đạo hơn GPS và như vậy nó làm giảm độ chính xác của việc định vị.

Tuy vậy, khác biệt lớn nhất giữa GPS và GLONASS là cách thức liên lạc với thiết bị nhận. Với GPS, các vệ tinh sử dụng cùng tần số vô tuyến nhưng có các mã khác nhau để liên lạc. Còn với GLONASS, các vệ tinh có cùng mã nhưng lại sử dụng các tần số khác nhau. Điều này cho phép các vệ tinh liên lạc với nhau mặc dù đang ở cùng quỹ đạo bay.

GLONASS chính xác như thế nào?

Độ chính xác của GLONASS tương đương với GPS. Nhưng điều này không phải lúc nào cũng như vậy. Đầu thế kỷ 21, GLONASS bị hỏng khiến hệ thống này hoạt động không chính xác. Điều này khiến Roscosmos (Cơ quan vũ trụ Nga) đặt mục tiêu đưa GLONASS tiệm cận với GPS về độ chính xác và tin cậy vào năm 2011.

Cuối năm 2011, GLONASS đã đạt được mục tiêu đề ra. Nó đã chứng tỏ đạt được độ chính xác trong môi trường tối ưu (không có mây, tòa nhà cao tầng hoặc can nhiễu vô tuyến) tới 2,8 mét. Kết quả này chỉ kém GPS một chút nhưng là mức hoàn toàn chấp nhận được cả với sử dụng thương mại lẫn quốc phòng.

Tuy vậy, độ chính xác của GLONASS còn tùy thuộc vào nơi bạn sử dụng. Nó đưa ra kết quả định vị chính xác hơn ở Bán cầu Bắc so với Bán cầu Nam do khu vực này tập trung nhiều trạm mặt đất hơn.

GLONASS có phổ biến hay không?

Mặc dù nhiều nhà sản xuất điện thoại đã tích hợp GLONASS vào thiết bị của họ như Sony, Apple và HTC song hệ thống định vị này vẫn chưa thể phổ biến được như GPS, công nghệ hiện có mặt trên hầu như toàn bộ smartphone và máy tính bảng.

Điều này một phần là do GLONASS mới chỉ có kết quả thực sự chính xác ở các vĩ độ Bắc, do nó ban đầu được thiết kế chủ yếu phục vụ cho Nga trong khi GPS ngay từ đầu đã hướng đến toàn cầu. GLONASS chưa được biết đến nhiều cũng bởi nó chưa phải là hệ thống định vị hoàn thiện như GPS và thực tế thì hầu như chưa có thiết bị nào giới thiệu ngoài nước Nga chỉ tích hợp mỗi GLONASS.

Sử dụng GLONASS như thế nào?

iPhone và khá nhiều thiết bị Android đã sử dụng cả GLONASS và GPS để đảm bảo sự chính xác tối đa. Nếu bạn đang ở khu vực nhiều mây che phủ hoặc bị bao quanh bởi các tòa nhà cao tầng, thiết bị của bạn sẽ sử dụng GLONASS kết hợp cùng với GPS. Điều này cho phép thiết bị được xác định bởi bất kỳ vệ tinh nào trong tổng số 55 vệ tinh trên toàn cầu (các vệ tinh của cả GLONASS và GPS), như vậy sẽ làm tăng độ chính xác của việc định vị. Tuy nhiên, GLONASS thường chỉ được kích hoạt khi tín hiệu GPS yếu để tiết kiệm pin cho thiết bị.

Có một số ít ứng dụng chỉ sử dụng GLONASS để cung cấp dịch vụ định vị. Chẳng hạn, ứng dụng NIKA GLONASS (hiện được cung cấp miễn phí trên kho ứng dụng Google Play và App Store) cho phép bạn theo dõi trí của thiết bị Android trong thời gian thực. Tuy nhiên, ứng dụng này đòi hỏi phải có thẻ sim MTS (công nghệ CDMA) mới hoạt động.

Theo NHM (VnReview.vn)