GPS L5 là gì? Có thể cải thiện độ chính xác của GPS như thế nào?

Trong nhiều năm, các thiết bị công nghệ tiêu dùng cá nhân đã được trang bị khả năng thu phát GPS tần số đơn để có thể tự định định vị trí của chúng theo thời gian thực. Tuy mức độ chính xác là không tệ, nhưng sự phát triển của công nghệ và nhu cầu ngày càng khắt khe của người dùng đòi hỏi cần phải có một tiêu chuẩn tần số GPS mới ưu việt hơn, đó chính là GPS L5. Nhưng GPS L5 thực sự tốt ra sao? Hãy cùng tìm hiểu ngay sau đây.

Tín hiệu GPS

Hệ thống Định vị Toàn cầu (GPS) ban đầu được thiết kế đặc biệt cho quân đội Hoa Kỳ, nhưng theo thời gian, công nghệ này hiện đóng một vai trò cực kỳ quan trọng trong cuộc sống của con người. Từ việc điều hướng bản đồ cho đến chia sẻ vị trí, chúng ta sử dụng GPS hàng ngày cho vô số hoạt động sống khác nhau.

Về cơ bản, điện thoại thông minh, ô tô, đồng hồ thông minh hoặc các thiết bị công nghệ cá nhân phổ biến khác sử dụng tần số kế thừa gọi là L1 để nhận tín hiệu GPS và định vị vị trí của nó. L1 được sử dụng cực kỳ rộng rãi trong một thời gian dài, và nó đã giúp biến đổi thế giới một cách đáng kể. Nhưng tần số này có một điểm yếu khó chịu đó là dễ bị lỗi đa đường, xuất hiện khi tín hiệu GPS bị phản xạ bởi các tòa nhà, mặt đất và vô số vật thể khác trước khi đến máy thu. Trong khi đó, việc xác định vị trí trong GPS dựa trên việc đo khoảng cách tới vệ tinh, vì vậy những phản xạ này sẽ có thể gây ra sự cố, hiển thị một khoảng cách khác với tín hiệu đến máy thu trực tiếp từ vệ tinh, dẫn đến sự thiếu chính xác trong kết quả định vị cuối cùng. Ngoài ra, tín hiệu L1 cũng tỏ ra không thực sự hiệu quả lắm khi di chuyển qua các vật cản vật lý.

Để khắc phục những nhược điểm của L1, cũng như bắt kịp với sự thay đổi của thời đại, chính phủ Hoa Kỳ đã đầu tư triển khai một chương trình hiện đại hóa GPS. Kết quả là chúng ta hiện có thêm ba chuẩn tín hiệu GPS mới cho mục đích dân dụng: L2, L5 và L1C.

L1C vẫn đang trong giai đoạn phát triển và không cung cấp dữ liệu điều hướng. Trong khi đó, các tín hiệu L2 và L5 đang ở các giai đoạn tiền hoạt động khác nhau. Kể từ tháng 6 năm 2022, đang có nhiều các vệ tinh truyền tín hiệu L2 hơn L5 đi vào hoạt động, và tiếp tục tăng dần theo thời gian. Chính phủ Hoa Kỳ đặt mục tiêu tăng cường độ chính xác của GPS cho việc sử dụng dân sự thông qua các tín hiệu mới này.

Sẽ rất dài dòng nếu đi sâu vào chi tiết kỹ thuật, nhưng nhìn chung, tín hiệu L2 và L5 mạnh hơn đáng kể so với L1, cũng như cung cấp nhiều băng thông hơn. Trong đó, L5 được cho là tối ưu nhất ở hầu hết các phương diện, bao gồm cả việc xử lý nhiễu và lỗi đa đường. L2 có thể được sử dụng với tín hiệu L1 để tăng độ chính xác, trong khi L5 có thể hoạt động độc lập.

L5 bắt đầu phát sóng trên các vệ tinh được hỗ trợ vào năm 2014 và tính đến tháng 6 năm 2022, chuẩn tín hiệu này đã được hỗ trợ bởi 17 vệ tinh GPS. Vì bất kỳ tín hiệu GPS nào được phát bởi ít hơn 18-24 vệ tinh được coi là sử dụng hạn chế, nên L5 sẽ cần thêm ít nhất một lần phóng vệ tinh nữa để có thể hoạt động thực sự hiệu quả trong thực tế. Dự kiến đến năm 2027, sẽ có 24 vệ tinh hỗ trợ tín hiệu L5 đang trong trạng thái hoạt động.

GPS L5 hiệu quả ra sao?

Như đã đề cập, L5 là tín hiệu GPS tiên tiến nhất hiện có cho mục đích dân dụng. Mặc dù hiện tại, L5 mới chủ yếu được dùng cho các ứng dụng quan trọng và hiệu suất cao, chẳng hạn như giúp máy bay điều hướng, nhưng nó cũng sẽ sớm trở nên phổ biến như L1 trong vài năm tới. Các nhà sản xuất thiết bị điện tử tiêu dùng như điện thoại thông minh, thiết bị theo dõi thể dục, hệ thống định vị trong ô tô và đồng hồ thông minh đang đẩy mạnh tích hợp khả năng hỗ trợ tín hiệu L5 vào thiết bị của mình để mang lại trải nghiệm GPS tốt nhất có thể.

Một trong những lợi thế chính mà tín hiệu L5 sở hữu là nó sử dụng tần số vô tuyến 1176,45MHz, vốn được dành cho điều hướng hàng không. Do đó, bạn sẽ hoàn toàn không phải lo lắng về vấn đề nhiễu sóng từ bất kỳ lưu lượng sóng vô tuyến nào khác ở tần số này, chẳng hạn như chương trình phát sóng truyền hình, rađa, hay bất kỳ công cụ hỗ trợ điều hướng trên mặt đất nào.

Với dữ liệu L5, thiết bị của bạn có thể tận dụng các giải pháp nâng cao hơn để xác định xem tín hiệu nào ít lỗi hơn, cũng như định vị chính xác vị trí một cách hiệu quả. Nó đặc biệt hữu ích ở những khu vực mà tín hiệu GPS yếu, hoặc bị suy giảm nghiêm trọng. Trong những tình huống như vậy, lợi thế băng thông lớn của L5 sẽ cho phép cung cấp nhiều thông tin hơn trong việc xác định phản xạ có trong tín hiệu nhận được.

Ngoài ra, tín hiệu L5 cũng mạnh hơn, dẫn đến khả năng phủ sóng tốt hơn trong môi trường đô thị dày đặc và giúp thiết bị khóa vị trí nhanh chóng. Chưa hết, tần số thấp hơn của L5 cũng giúp tăng cường khả năng thu sóng để sử dụng trong nhà. Vì vậy, bạn hoàn toàn có thể yên tâm rằng các thiết bị có khả năng nhận tín hiệu L5 sẽ cung cấp dữ liệu vị trí chính xác hơn hiều so với L1 hoặc L2.

Tín hiệu L5 chỉ không giới hạn ở GPS

GPS, thuộc sở hữu của chính phủ Hoa Kỳ, không phải là hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu (GNSS) duy nhất. Đồng thời, nó 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. Ngoài ra, Nga cũng có kế hoạch phóng vệ tinh Glonass có khả năng phát tín hiệu L5 vào năm 2025.

Tín hiệu L5 từ các hệ thống vệ tinh này có thể được sử dụng bởi nhiều máy thu GPS trên các thiết bị cấp tiêu dùng. Những máy thu đa GNSS này có thể cung cấp độ chính xác vị trí tốt hơn những máy chỉ sử dụng GPS.