Trong nhiều năm, các thiết bị công nghệ dân dụng đều sử dụng máy thu GPS một tần số (L1 1575,42 MHz trong dải UHF) để xác định vị trí. Đây là tín hiệu truyền trực thị, có nghĩa là nó có thể xuyên qua mây, thủy tinh và nhựa nhưng không qua phần lớn các đối tượng cứng như núi và nhà. Song điều đó đang thay đổi khi các thiết bị công nghệ mới nhất, bắt đầu hỗ trợ thêm tần số GPS thứ hai, còn được gọi là L5.
Phát triển GPS mới
Mặc dù ban đầu được thiết kế cho quân đội Mỹ, GPS nhanh chóng chiếm vai trò quan trọng và trở thành công nghệ không thể thiếu, trong nhiều ứng dụng công nghệ, từ điều hướng từng chặng đến chia sẻ vị trí người dùng để vận chuyển hàng hóa. Tuy nhiên, smartphone, thiết bị điều hướng trong ôtô hay đồng hồ thông minh sẽ sớm sử dụng tần số kế thừa của L1.
Không thể phủ nhận L1 đã thay đổi hoàn toàn cách con người định hướng, nhưng khi cuộc sống không ngừng phát triển thì L1 dần lộ ra những điểm tụt hậu. Đầu tiên là lỗi đa đường, xảy ra khi tín hiệu GPS bị phản xả ngược lại bởi các tòa nhà, mặt đất hoặc những vật thể dày trước khi đến máy thu. Việc xác định tọa độ trên máy thu GPS dựa vào cách đo khoảng cách tới ít nhất 3 vệ tinh, do đó những phản xạ ngược này ảnh hưởng đến tính chính xác của phép đo. Ngoài ra, L1 cũng không phải loại tần số vượt qua vật cản vật lý tốt.
Với L5 bạn không còn nỗi lo về bản đồ khi leo núi
Nhận ra điểm yếu này, chính phủ Mỹ ngay lập tức tiến hành một chương trình hiện đại hóa GPS, để bắt kịp với sự thay đổi của thời đại và công nghệ tiên tiến, từ đó 3 loại tín hiệu GPS mới ra đời cho mục đích dân dụng là L2, L5 và L1C.
L1C vẫn đang trong giai đoạn hoàn thiện, nên không cung cấp dữ liệu điều hướng, nhưng các tín hiệu L2 và L5 đang ở giai đoạn chuẩn bị đưa vào khai thác, với nhiều vệ tinh truyền tín hiệu L2 hơn L5 kể từ tháng 6 năm 2022. Chính phủ Mỹ đặt mục tiêu tăng cường độ chính xác khi xác định vị trí của các tín hiệu GPS mới trên.
Cả hai tần số L2 và L5 đều mạnh hơn và có nhiều băng thông hơn L1, song L5 gần như chiến thắng trong mọi phép đo so với hai người bạn của mình. Đặc biệt là ở xử lý nhiễu và lỗi đa đường. Để đẩy độ chính xác lên cao hơn, L2 đã được thử nghiệm kết hợp với L1, còn tần số L5 vẫn hoạt động độc lập.
L5 bắt đầu được phát sóng thử nghiệm trên các vệ tinh từ năm 2014, cho đến thời điểm tháng 6 năm nay, số lượng vệ tinh truyền loại GPS này đã tăng lên 17. Song theo quy chuẩn quốc tế, tín hiệu GPS phải được phát tối thiểu trên 18 - 24 vệ tinh, thấp hơn sẽ bị xếp vào mục còn hạn chế, do đó L5 cần thêm ít nhất một lần phóng vệ tinh nữa để đạt chuẩn. Một số nguồn tin cho biết sẽ có 24 vệ tinh L5 được phóng vào vũ trụ trước năm 2027.
Tại sao L5 lại quan trọng?
Như đã đề cập, L5 là tín hiệu GPS tiên tiến nhất hiện có cho mục đích dân dụng. Mặc dù ban đầu nó chủ yếu dành cho các ứng dụng quan trọng trong cuộc sống, đòi hỏi hiệu suất cao như hệ thống điều hướng của máy bay, nhưng cũng giống như L1, tính ứng dụng của L5 đang dần gia tăng. Tất cả nhà sản xuất thiết bị công nghệ, đều đang khẩn trương tích hợp máy thu tín hiệu GPS mới vào trong sản phẩm của họ.
Một trong những lợi thế chính mà tín hiệu L5 sở hữu là nó sử dụng tần số vô tuyến 1176,45MHz, được dành cho điều hướng hàng không trên toàn thế giới. Do đó, người dùng không phải lo lắng về sự nhiễu sóng từ bất kỳ lưu lượng sóng vô tuyến nào khác trong tần số này, như chương trình phát sóng truyền hình, rada hay bất kỳ công cụ hỗ trợ điều hướng trên mặt đất nào.
Với dữ liệu từ L5, thiết bị của bạn có thể tiếp cận những công nghệ tiên tiến hơn để xác định tần số nào có ít lỗi nhất, nhờ vậy giúp định vị chính xác hơn. Điều này đặc biệt hữu ích trong những khu vực có thể nhận được tín hiệu GPS, nhưng lại có nhiều vật cản gây giảm sút chất lượng. Trong những trường hợp như vậy, L5 nhờ vào băng tần tăng lên, có thể cung cấp thêm thông tin có ích trong việc xác định phản xạ xuất hiện trong vùng của máy thu GPS.
Ngoài ra, tín hiệu L5 mạnh hơn cũng dẫn đến khả năng phủ sóng tốt hơn trong các đô thị hiện đại sầm uất, đồng thời giúp thiết bị khóa vị trí nhanh chóng. Hơn nữa, tần số thấp hơn của nó, còn giúp tăng cường khả năng thu sóng để sử dụng trong nhà. Tổng kết lại, thiết bị có thể nhận tín hiệu L5 có khả năng cung cấp dữ liệu vị trí chính xác hơn các thiết bị có tín hiệu L1 hoặc L2.
Thiết bị nào sử dụng tín hiệu L5?
Các nhà sản xuất đã bắt đầu sử dụng GPS tần số kép kết hợp giữa L5 và L1. Xiaomi Mi 8 là điện thoại thông minh đầu tiên hỗ trợ L5 vào năm 2018. Sau đó, nhiều thiết bị khác cũng bước vào cuộc đua tối ưu điều hướng. Một số thiết bị khác hỗ trợ L5 có thể kể đến là Apple Watch Ultra, thiết bị theo dõi GPS cầm tay GPSMAP 65, 65s và 66sr của Garmin, điện thoại Google Pixel 4, 5 và 6-series và Galaxy S22 + của Samsung , Điện thoại S21 + và S21 Ultra. Gần như mọi thiết bị android giờ đều hỗ trợ L5 ngoại trừ một số máy cũ chỉ hỗ trợ tín hiệu L1.
Tín hiệu L5 không chỉ có ở GPS
GPS, thuộc sở hữu của chính phủ Mỹ, không phải là hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu (GNSS) độc nhất. Đây cũng không phải là GNNS duy nhất sử dụng tín hiệu L5. BeiDou của Trung Quốc, Galileo của EU, IRNSS của Ấn Độ và QZSS của Nhật Bản cũng truyền tín hiệu ở tần số L5. Thêm vào đó, Glonass của Nga cũng có kế hoạch phóng vệ tinh có khả năng phát tín hiệu L5 vào năm 2025.
Các tín hiệu L5 từ các hệ thống vệ tinh này, có thể được sử dụng bởi nhiều máy thu GPS trên thiết bị dân dụng. Những máy thu đa GNSS có thể cung cấp độ chính xác vị trí tốt hơn những máy chỉ sử dụng GPS.
Tín hiệu L5 là một cải tiến sẽ mang lại rất nhiều lợi ích cho thiết bị công nghệ trong tương lai gần, nó khắc phục được mọi điểm yếu của L1, từ độ chính xác, tốc độ lẫn khả năng xuyên qua những vật cản. Trong vài năm tới, khi số lượng vệ tinh đạt mức đủ để vận hành L5 hoàn thiện, người dùng sẽ có thể trải nghiệm trọn vẹn mọi tiện ích của nó.
Phát triển GPS mới
Mặc dù ban đầu được thiết kế cho quân đội Mỹ, GPS nhanh chóng chiếm vai trò quan trọng và trở thành công nghệ không thể thiếu, trong nhiều ứng dụng công nghệ, từ điều hướng từng chặng đến chia sẻ vị trí người dùng để vận chuyển hàng hóa. Tuy nhiên, smartphone, thiết bị điều hướng trong ôtô hay đồng hồ thông minh sẽ sớm sử dụng tần số kế thừa của L1.
Không thể phủ nhận L1 đã thay đổi hoàn toàn cách con người định hướng, nhưng khi cuộc sống không ngừng phát triển thì L1 dần lộ ra những điểm tụt hậu. Đầu tiên là lỗi đa đường, xảy ra khi tín hiệu GPS bị phản xả ngược lại bởi các tòa nhà, mặt đất hoặc những vật thể dày trước khi đến máy thu. Việc xác định tọa độ trên máy thu GPS dựa vào cách đo khoảng cách tới ít nhất 3 vệ tinh, do đó những phản xạ ngược này ảnh hưởng đến tính chính xác của phép đo. Ngoài ra, L1 cũng không phải loại tần số vượt qua vật cản vật lý tốt.
Với L5 bạn không còn nỗi lo về bản đồ khi leo núi
Nhận ra điểm yếu này, chính phủ Mỹ ngay lập tức tiến hành một chương trình hiện đại hóa GPS, để bắt kịp với sự thay đổi của thời đại và công nghệ tiên tiến, từ đó 3 loại tín hiệu GPS mới ra đời cho mục đích dân dụng là L2, L5 và L1C.
L1C vẫn đang trong giai đoạn hoàn thiện, nên không cung cấp dữ liệu điều hướng, nhưng các tín hiệu L2 và L5 đang ở giai đoạn chuẩn bị đưa vào khai thác, với nhiều vệ tinh truyền tín hiệu L2 hơn L5 kể từ tháng 6 năm 2022. Chính phủ Mỹ đặt mục tiêu tăng cường độ chính xác khi xác định vị trí của các tín hiệu GPS mới trên.
Cả hai tần số L2 và L5 đều mạnh hơn và có nhiều băng thông hơn L1, song L5 gần như chiến thắng trong mọi phép đo so với hai người bạn của mình. Đặc biệt là ở xử lý nhiễu và lỗi đa đường. Để đẩy độ chính xác lên cao hơn, L2 đã được thử nghiệm kết hợp với L1, còn tần số L5 vẫn hoạt động độc lập.
L5 bắt đầu được phát sóng thử nghiệm trên các vệ tinh từ năm 2014, cho đến thời điểm tháng 6 năm nay, số lượng vệ tinh truyền loại GPS này đã tăng lên 17. Song theo quy chuẩn quốc tế, tín hiệu GPS phải được phát tối thiểu trên 18 - 24 vệ tinh, thấp hơn sẽ bị xếp vào mục còn hạn chế, do đó L5 cần thêm ít nhất một lần phóng vệ tinh nữa để đạt chuẩn. Một số nguồn tin cho biết sẽ có 24 vệ tinh L5 được phóng vào vũ trụ trước năm 2027.
Tại sao L5 lại quan trọng?
Như đã đề cập, L5 là tín hiệu GPS tiên tiến nhất hiện có cho mục đích dân dụng. Mặc dù ban đầu nó chủ yếu dành cho các ứng dụng quan trọng trong cuộc sống, đòi hỏi hiệu suất cao như hệ thống điều hướng của máy bay, nhưng cũng giống như L1, tính ứng dụng của L5 đang dần gia tăng. Tất cả nhà sản xuất thiết bị công nghệ, đều đang khẩn trương tích hợp máy thu tín hiệu GPS mới vào trong sản phẩm của họ.
Một trong những lợi thế chính mà tín hiệu L5 sở hữu là nó sử dụng tần số vô tuyến 1176,45MHz, được dành cho điều hướng hàng không trên toàn thế giới. Do đó, người dùng không phải lo lắng về sự nhiễu sóng từ bất kỳ lưu lượng sóng vô tuyến nào khác trong tần số này, như chương trình phát sóng truyền hình, rada hay bất kỳ công cụ hỗ trợ điều hướng trên mặt đất nào.
Với dữ liệu từ L5, thiết bị của bạn có thể tiếp cận những công nghệ tiên tiến hơn để xác định tần số nào có ít lỗi nhất, nhờ vậy giúp định vị chính xác hơn. Điều này đặc biệt hữu ích trong những khu vực có thể nhận được tín hiệu GPS, nhưng lại có nhiều vật cản gây giảm sút chất lượng. Trong những trường hợp như vậy, L5 nhờ vào băng tần tăng lên, có thể cung cấp thêm thông tin có ích trong việc xác định phản xạ xuất hiện trong vùng của máy thu GPS.
Ngoài ra, tín hiệu L5 mạnh hơn cũng dẫn đến khả năng phủ sóng tốt hơn trong các đô thị hiện đại sầm uất, đồng thời giúp thiết bị khóa vị trí nhanh chóng. Hơn nữa, tần số thấp hơn của nó, còn giúp tăng cường khả năng thu sóng để sử dụng trong nhà. Tổng kết lại, thiết bị có thể nhận tín hiệu L5 có khả năng cung cấp dữ liệu vị trí chính xác hơn các thiết bị có tín hiệu L1 hoặc L2.
Thiết bị nào sử dụng tín hiệu L5?
Các nhà sản xuất đã bắt đầu sử dụng GPS tần số kép kết hợp giữa L5 và L1. Xiaomi Mi 8 là điện thoại thông minh đầu tiên hỗ trợ L5 vào năm 2018. Sau đó, nhiều thiết bị khác cũng bước vào cuộc đua tối ưu điều hướng. Một số thiết bị khác hỗ trợ L5 có thể kể đến là Apple Watch Ultra, thiết bị theo dõi GPS cầm tay GPSMAP 65, 65s và 66sr của Garmin, điện thoại Google Pixel 4, 5 và 6-series và Galaxy S22 + của Samsung , Điện thoại S21 + và S21 Ultra. Gần như mọi thiết bị android giờ đều hỗ trợ L5 ngoại trừ một số máy cũ chỉ hỗ trợ tín hiệu L1.
Tín hiệu L5 không chỉ có ở GPS
GPS, thuộc sở hữu của chính phủ Mỹ, không phải là hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu (GNSS) độc nhất. Đây cũng không phải là GNNS duy nhất sử dụng tín hiệu L5. BeiDou của Trung Quốc, Galileo của EU, IRNSS của Ấn Độ và QZSS của Nhật Bản cũng truyền tín hiệu ở tần số L5. Thêm vào đó, Glonass của Nga cũng có kế hoạch phóng vệ tinh có khả năng phát tín hiệu L5 vào năm 2025.
Các tín hiệu L5 từ các hệ thống vệ tinh này, có thể được sử dụng bởi nhiều máy thu GPS trên thiết bị dân dụng. Những máy thu đa GNSS có thể cung cấp độ chính xác vị trí tốt hơn những máy chỉ sử dụng GPS.
Tín hiệu L5 là một cải tiến sẽ mang lại rất nhiều lợi ích cho thiết bị công nghệ trong tương lai gần, nó khắc phục được mọi điểm yếu của L1, từ độ chính xác, tốc độ lẫn khả năng xuyên qua những vật cản. Trong vài năm tới, khi số lượng vệ tinh đạt mức đủ để vận hành L5 hoàn thiện, người dùng sẽ có thể trải nghiệm trọn vẹn mọi tiện ích của nó.
Nguồn: Vnreview
