Trong nhiều năm qua, việc đạt được độ chính xác định vị đến từng centimet luôn là mục tiêu mà ngành công nghệ GPS hướng tới. Trước đây, chỉ những thiết bị chuyên dụng trong lĩnh vực khảo sát, xây dựng hay kỹ thuật công trình mới có thể làm được điều này — với chi phí rất cao.

Nhưng nay, một nghiên cứu mới từ Đại học Otago (New Zealand) do Phó Giáo sư Robert Odolinski dẫn đầu đã chứng minh rằng đồng hồ thông minh hoàn toàn có thể đạt được độ chính xác này, mà không cần đến thiết bị đắt tiền.

Bước ngoặt mới cho công nghệ định vị trên thiết bị đeo

Theo nhóm nghiên cứu, kết quả được thu thập thông qua ứng dụng Google GnssLogger, kết hợp dữ liệu từ nhiều hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu (GNSS) như GPS, Galileo, BeiDou và QZSS.

Trong hơn 4 giờ thử nghiệm liên tục, nhóm đã chứng minh rằng đồng hồ thông minh có thể xác định vị trí với sai số chỉ tính bằng centimet, tương đương độ chính xác của các thiết bị GPS chuyên nghiệp.

Phó Giáo sư Odolinski cho biết: “Đây chỉ mới là bước khởi đầu cho những gì mà định vị độ chính xác cao trên thiết bị đeo tay có thể đạt được.”

Cách nhóm nghiên cứu thực hiện

Để kiểm chứng khả năng định vị chính xác của đồng hồ thông minh, nhóm nghiên cứu đã áp dụng phương pháp định vị động học thời gian thực (RTK – Real-Time Kinematic) – kỹ thuật chuyên dùng trong khảo sát trắc địa, vốn có thể giảm sai số định vị xuống dưới 2 cm.

Các thí nghiệm được tiến hành với ba cấu hình chính:

Đường cơ sở bằng 0 với ăng-ten ngoài

Đường cơ sở ngắn với ăng-ten ngoài

Đường cơ sở ngắn sử dụng ăng-ten bên trong đồng hồ

Trong thử nghiệm, hai mẫu đồng hồ thông minh được sử dụng là Google Watch 1 (GW1) và Samsung Watch 6 (SW6), cùng điện thoại Google Pixel 5 (GP5) để so sánh hiệu năng.

Kết quả: Đồng hồ thông minh đạt độ chính xác tương đương thiết bị chuyên dụng

Khi kết nối ăng-ten ngoài, các thiết bị SW6, GW1 và GP5 đều đạt độ chính xác RTK cấp độ centimet, với tỷ lệ thành công (ILS SR) trên 99%. Trong cấu hình đường cơ sở bằng 0, cả hai mẫu đồng hồ đều đạt 100% ILS SR, khẳng định khả năng xử lý tín hiệu GNSS hiệu quả vượt trội.

Ngay cả khi chỉ sử dụng ăng-ten bên trong, hiệu suất của đồng hồ vẫn rất ấn tượng:

Samsung Watch 6 đạt 99,3% ILS SR trong suốt 4 giờ thử nghiệm

Google Watch 1 đạt 81,9%

Điện thoại Google Pixel 5 đạt 99,4%

Những con số này chứng minh rằng, dù còn hạn chế về kích thước ăng-ten, đồng hồ thông minh vẫn có thể đạt được định vị chính xác ở cấp độ centimet – điều trước đây chỉ thấy ở các máy thu GNSS cao cấp.

Vì sao kết quả này quan trọng?

Giảm chi phí, tăng khả năng ứng dụng

Trước đây, công nghệ RTK yêu cầu thiết bị định vị trị giá hàng nghìn USD. Việc đạt độ chính xác tương tự trên đồng hồ thông minh giúp công nghệ này trở nên phổ cập và dễ tiếp cận hơn nhiều.

Mở rộng khả năng ứng dụng

Khi đồng hồ thông minh đạt độ chính xác tới centimet, hàng loạt lĩnh vực có thể được hưởng lợi:

Thể thao & sức khỏe: theo dõi chuyển động siêu chính xác trong chạy bộ, đua xe, leo núi…

Giao thông & logistics: giám sát vị trí phương tiện hoặc nhân viên trong thời gian thực.

Khảo sát & xây dựng: hỗ trợ đo đạc nhanh, kiểm tra tọa độ công trình.

Đô thị thông minh: xác định vị trí người dùng, robot, drone với sai số cực thấp.

Hướng tới tương lai của “định vị phổ thông”

Khi phần cứng GNSS, phần mềm xử lý và thuật toán RTK tiếp tục được cải thiện, độ chính xác centimet có thể trở thành tiêu chuẩn mới cho thiết bị đeo tay trong thập kỷ tới.

Công nghệ RTK và tín hiệu sóng mang

Công nghệ RTK hoạt động dựa trên phân tích pha sóng mang (carrier phase) – dạng tín hiệu có tần số cao, giúp xác định vị trí cực kỳ chính xác.
Trong khi GPS thông thường chỉ đo mã tín hiệu (code-based) với sai số vài mét, RTK lại tính toán chính xác số vòng sóng mang giữa vệ tinh và thiết bị thu, cho phép thu được sai số dưới 2 cm.

Việc ứng dụng RTK trên đồng hồ thông minh là thách thức lớn vì:

Ăng-ten nhỏ, dễ bị che khuất bởi cơ thể người đeo.

Hạn chế năng lượng pin và không gian xử lý dữ liệu.

Tuy nhiên, nhờ chip GNSS đa tần và đa hệ thống (GPS + Galileo + BeiDou + QZSS), cùng phần mềm xử lý thông minh, nhóm nghiên cứu đã vượt qua rào cản này.

Thách thức và hướng phát triển trong tương lai

Dù kết quả rất khả quan, nhóm nghiên cứu thừa nhận vẫn còn nhiều yếu tố cần cải thiện trước khi công nghệ này được ứng dụng rộng rãi:

Thử nghiệm trong điều kiện thực tế: người dùng di chuyển, đô thị cao tầng, vùng tín hiệu yếu.

Nâng cấp ăng-ten tích hợp: cải thiện khả năng thu sóng và chống nhiễu đa đường.

Tối ưu thuật toán RTK: giảm tiêu thụ năng lượng, tăng tốc độ xử lý.

Bảo mật và quyền riêng tư: khi dữ liệu định vị đạt tới độ chính xác cao, việc quản lý thông tin cá nhân trở nên quan trọng hơn bao giờ hết.

Phó Giáo sư Odolinski cho biết, nhóm đang tiếp tục nghiên cứu để nâng cao hiệu suất trong môi trường di động, hướng tới khả năng định vị chính xác khi người đeo đang di chuyển — một bước cần thiết để thương mại hóa công nghệ này.

Tương lai của thiết bị đeo thông minh

Việc tích hợp GPS độ chính xác cao vào đồng hồ thông minh không chỉ phục vụ nhu cầu cá nhân mà còn mang ý nghĩa to lớn trong chuyển đổi số và phát triển các giải pháp đô thị thông minh, năng lượng xanh và giao thông sạch.

Tưởng tượng trong tương lai, khi đồng hồ thông minh có thể xác định vị trí của bạn với độ chính xác đến từng centimet:

Xe tự lái có thể đồng bộ hóa vị trí người đi bộ chính xác hơn.

Dữ liệu chuyển động thể thao được ghi nhận chuyên sâu như thiết bị đo lường chuyên dụng.

Các hệ thống cứu hộ, y tế khẩn cấp xác định vị trí nạn nhân nhanh hơn, chính xác hơn.

Nghiên cứu của Đại học Otago (New Zealand) là minh chứng rõ ràng rằng công nghệ định vị GNSS độ chính xác cao hoàn toàn có thể xuất hiện trên thiết bị đeo phổ thông.

Từ việc đạt độ chính xác ở cấp độ centimet, đến khả năng mở rộng cho ứng dụng trong đô thị, thể thao, logistics và công nghiệp 4.0, đây là bước tiến lớn trong hành trình đưa định vị chính xác cao đến gần hơn với cuộc sống hàng ngày.

Nguồn: Tổng hợp