Kể từ đầu thế kỷ này, các thiết bị GPS cầm tay nhẹ đã trở nên rẻ tiền và phổ biến rộng rãi. Hoạt động từ các tín hiệu được phát đi bởi một loạt vệ tinh quay quanh quỹ đạo, những thiết bị thu nhỏ này có thể xác định vị trí của bạn ở bất kỳ đâu trên bề mặt trái đất. Khi vị trí ban đầu của bạn được thiết lập, họ cũng có thể theo dõi chuyển động của bạn, xác định tốc độ của bạn và thực hiện nhiều phép tính khác. Tuy nhiên, công nghệ này đòi hỏi phải có đường ngắm với các vệ tinh.
Hạn chế
Có một số nơi mà các thiết bị GPS cầm tay sẽ không hoạt động hoặc hoạt động kém. Nếu bạn đang ở trong một tòa nhà lớn hoặc một trung tâm mua sắm, sẽ có rất ít khả năng thiết bị GPS của bạn có thể xác định được đủ vệ tinh để tính toán vị trí của bạn. Điều tương tự cũng đúng nếu bạn ở dưới lòng đất, cho dù là trong khu phức hợp mua sắm dưới lòng đất, đường hầm, tàu điện ngầm hay một hang động tự nhiên. Ngay cả những người đi bộ đường dài trên mặt đất đôi khi cũng có thể tìm thấy mình mà không có tín hiệu hữu dụng nếu họ đang ở dưới một mỏm đá nhô ra hoặc ở dưới cùng của một khe núi có cây cối rậm rạp. Đó là một hạn chế không thể tránh khỏi của công nghệ GPS.
GPS 101
Thiết bị GPS thu thập tín hiệu từ một loạt các vệ tinh tinh vi ban đầu được quân đội Hoa Kỳ đặt trên quỹ đạo. Mỗi cái nằm trong một quỹ đạo cố định hoặc "địa tĩnh" quanh trái đất và chứa đồng hồ nguyên tử cực kỳ chính xác. GPS của bạn so sánh các tín hiệu từ nhiều vệ tinh, tính toán khoảng cách của chúng so với thời gian bên trong của chính nó và sử dụng các số liệu đó để xác định vị trí của bạn. Bất cứ lúc nào GPS cầm tay của bạn có thể khóa các tín hiệu từ ba vệ tinh, nó có thể cho bạn biết bạn đang ở đâu trên bề mặt trái đất. Nếu nó có thể tìm thấy tín hiệu từ bốn vệ tinh trở lên, nó cũng có thể cho bạn biết độ cao của bạn.
Thử thách chết chóc
Biết được điều đó, bạn có thể mong đợi GPS của mình đưa ra thông báo lỗi khi bạn lái xe qua đường hầm hoặc mất tín hiệu. Trong thực tế, điều đó không thường xảy ra. Khi GPS thiết lập vị trí ban đầu của bạn, nó sẽ liên tục tính toán lại vị trí của bạn trong thời gian thực. Điều đó cung cấp tốc độ và hướng di chuyển của bạn. Khi bạn đi vào một đường hầm, đơn vị của bạn sẽ mất liên lạc với các vệ tinh. Tuy nhiên, nó biết bạn đang đi với tốc độ như thế nào, trên đường hay đường cao tốc và theo hướng nào. Từ đó, GPS của bạn đưa ra một phỏng đoán có học thức - theo truyền thống được gọi là "tính toán chết" - về vị trí của bạn, cho đến khi nó có thể thiết lập lại liên lạc với các vệ tinh định vị.
Cách làm việc
Có một số ứng dụng cho hệ thống định vị và định vị dưới lòng đất tương tự như GPS, và một số công nghệ đối thủ đã được nghiên cứu. Ví dụ, công ty Aichi Steel của Nhật Bản đã phát triển một thiết bị tính toán vị trí bằng cách sử dụng từ trường của trái đất và một gia tốc kế. Kết hợp với công nghệ GPS, về mặt lý thuyết, nó sẽ cung cấp khả năng điều hướng liền mạch trên và dưới mặt đất. Một hệ thống ngầm được phát triển ở Thụy Sĩ để khám phá hang động đặt bốn máy phát trên hang động, có thể kết nối với vệ tinh GPS theo cách thông thường. Họ nhận tín hiệu từ một máy phát do thám hiểm mang theo và có thể tam giác tín hiệu đó để cung cấp một vị trí chính xác.
