Vai Trò của GPS trong Việc Tính Toán Khoảng Cách Bộ Theo Dõi Chó Thời Gian Thực

Cách Bộ Theo Dõi Chó Sử Dụng Tín Hiệu Vệ Tinh để Xác Định Vị Trí

Hầu hết các thiết bị theo dõi chó hiện đại xác định vị trí của Fido bằng cách phản hồi tín hiệu từ các vệ tinh GPS mà chúng ta đã quen thuộc. Khi được bật lên, các thiết bị này cần kết nối với ít nhất bốn vệ tinh khác nhau để tính toán chính xác thời gian tín hiệu quay trở lại, sau đó chúng thực hiện một quá trình gọi là đo tam giác (trilateration) để xác định vị trí thực tế. Các thiết bị chất lượng tốt hơn sẽ cập nhật vị trí khoảng vài giây một lần, vì vậy chủ sở hữu thường nhận được thông tin khá chính xác, thường nằm trong khoảng từ 5 đến 10 mét khi không có cây cối hay công trình cản trở. Tất nhiên, thiết bị hoạt động tốt nhất khi chú chó không đang trốn dưới gầm hiên nhà hoặc ở một nơi nào đó có tín hiệu vệ tinh yếu.

Độ Chính Xác Của GPS Trong Môi Trường Mở và Môi Trường Bị Cản

Mức độ tin cậy của GPS thay đổi rõ rệt tùy theo môi trường:

Các tòa nhà cao tầng, kết cấu bằng kim loại và tán cây dày có thể làm tín hiệu GPS bị lệch hướng hoặc chặn lại, gây ra hiện tượng "trôi định vị" tạm thời.

Hỗ trợ đa vệ tinh (GLONASS, Galileo) để cải thiện độ chính xác định vị

Thiết bị theo dõi ngày nay không còn chỉ dựa vào GPS nữa. Chúng thực sự kết hợp tín hiệu GPS với các hệ thống vệ tinh toàn cầu khác như GLONASS của Nga và chòm sao Galileo của châu Âu. Sự kết hợp này giúp chúng tiếp cận tổng cộng nhiều hơn gấp khoảng hai đến ba lần số vệ tinh. Điều này có nghĩa gì? Ít gặp phải các khu vực không có tín hiệu hơn khi di chuyển qua các khu vực đồi núi hoặc môi trường đô thị dày đặc. Việc thu tín hiệu được cải thiện khiến các thiết bị theo dõi đa hệ thống này chính xác hơn từ 30 đến 50 phần trăm so với các mẫu cũ chỉ sử dụng GPS. Các thử nghiệm thực tế gần đây cũng xác nhận điều này. Theo nghiên cứu được công bố năm ngoái trên các tạp chí định vị địa lý, các thiết bị kết hợp GPS với GLONASS có thể xác định vị trí nhanh hơn khoảng 20% ở những nơi mà tín hiệu bị cản trở.

Bằng cách kết hợp các mạng vệ tinh và lọc tín hiệu động, các hệ thống này vẫn duy trì được tính toán khoảng cách theo thời gian thực ngay cả khi có những thay đổi môi trường đột ngột.

Tích hợp Mạng di động, Wi-Fi và Bluetooth để cải thiện độ tin cậy trong theo dõi

Cách mạng tế bào và mạng Wi-Fi hỗ trợ GPS cập nhật khoảng cách theo thời gian thực

Thiết bị theo dõi chó hiện đại hoạt động bằng cách kết hợp công nghệ GPS với mạng tế bào và kết nối Wi-Fi, nhờ đó chúng có thể tiếp tục cập nhật vị trí ngay cả khi vệ tinh không phát ra tín hiệu mạnh. Hãy tưởng tượng môi trường thành phố nơi những tòa nhà cao tầng thường xuyên chặn khoảng 30 đến 40 phần trăm tín hiệu GPS. Đó chính là lúc các trạm phát sóng di động phát huy tác dụng, xác định vị trí thiết bị dựa vào các trạm mà nó kết nối tới và mức độ mạnh của tín hiệu đó. Và ngoài ra còn có cả Wi-Fi nữa. Những thiết bị nhỏ bé này thực tế kiểm tra các điểm truy cập Wi-Fi lân cận bằng cách đối chiếu với cơ sở dữ liệu lớn về các mạng đã biết, từ đó hỗ trợ xác định vị trí chính xác trong phạm vi từ 15 đến 30 mét. Sự kết hợp của tất cả những công nghệ này đồng nghĩa với việc các chủ nuôi sẽ nhận được những cập nhật vị trí liên tục, bất kể họ đang đi bộ qua những con phố đông đúc hay đang phải đối mặt với những cơn mưa bất ngờ có thể làm gián đoạn tín hiệu vệ tinh.

Hệ thống GPS được hỗ trợ (A-GPS) và cơ chế dự phòng tín hiệu để khóa vị trí nhanh hơn

Công nghệ GPS được hỗ trợ mà chúng ta biết với tên A-GPS giúp giảm thời gian xác định vị trí chính xác của chúng ta, rút ngắn thời gian chờ đợi từ hơn 30 giây xuống dưới năm giây bằng cách thu thập dữ liệu vệ tinh thông qua mạng điện thoại di động. Một số nghiên cứu từ năm 2022 cho thấy các hệ thống này thực sự có thể cải thiện độ chính xác vị trí lên tới gần hai phần ba ở những khu vực như khu dân cư so với chỉ sử dụng GPS thông thường. Khi các thiết bị không thể nhận đủ tín hiệu từ các vệ tinh trên không gian, chúng thông minh chuyển đổi sang việc xác định vị trí dựa trên các trạm phát sóng di động gần đó. Điều này có nghĩa là những người theo dõi hành trình của họ sẽ không gặp phải những điểm chết khó chịu trên bản đồ khi tín hiệu bị mất trong vài giây.

Bluetooth và Wi-Fi để theo dõi trong nhà khi GPS không khả dụng

Nhờ công nghệ như Bluetooth 5.1, việc theo dõi những con chó lang thang quanh nhà hoặc chui vào tầng hầm giờ đây đã khả thi. Phiên bản mới hơn này xác định vị trí thú cưng ở khoảng cách lên tới 100 mét bằng cách phân tích cường độ tín hiệu. Trong khi đó, các hệ thống Wi-Fi lập bản đồ không gian bên trong nhà dựa trên vị trí của các bộ định tuyến được đặt ở nhiều nơi trong nhà. Các nghiên cứu cho thấy Bluetooth cũng hoạt động khá hiệu quả, xác định chính xác khoảng 87% thời gian khi theo dõi các vật không di chuyển nhiều bên trong các ngôi nhà có nhiều phòng. Điều đó có nghĩa là chủ nuôi có thể biết được liệu Fido đã nằm nghỉ trong phòng khách hay vô tình bị mắc kẹt trong ngôi nhà nhỏ phía sau vườn. Về việc theo dõi qua Wi-Fi, đó là việc so sánh mạng lưới nào đang ở gần đây với bản đồ đã được thiết lập trước đó. Kết quả là độ chính xác khá tốt trong nhà, thường duy trì theo dõi được trong phạm vi từ 3 đến 5 mét hầu hết thời gian.

Vùng địa lý ảo và Cảnh báo dựa trên khoảng cách nhằm đảm bảo an toàn cho thú cưng

Cách mà vùng địa lý ảo cho phép giám sát khoảng cách theo thời gian thực và cảnh báo vượt ranh giới

Thiết bị theo dõi chó mèo hiện nay dựa vào một công nghệ gọi là hàng rào địa lý (geofencing) để thiết lập các ranh giới vô hình xung quanh những khu vực mà thú cưng nên ở lại an toàn, ví dụ như sân sau hoặc công viên trong khu phố. Nếu một chú thú cưng lại quá gần một trong những khu vực đã được đánh dấu đó, hệ thống sẽ gửi cảnh báo sau khi kiểm tra vị trí thực tế của thiết bị theo dõi so với các thiết lập ban đầu. Một số mẫu cao cấp hơn kết hợp nhiều tín hiệu vệ tinh cùng với thông tin từ các trạm phát sóng di động để hoạt động nhanh hơn, vì vậy hầu hết người dùng nhận được cập nhật vị trí sau khoảng từ 3 đến 7 giây tùy theo điều kiện sử dụng. Khoảng thời gian phản hồi nhanh hơn này thực sự hữu ích khi bạn đang cố gắng quản lý những chú chó hiếu động hay bất ngờ đi lạc.

Thiết lập Khu vực An toàn và Nhận Thông báo Khi Rời Đi

Chủ nuôi thú cưng thiết lập các khu vực an toàn riêng thông qua ứng dụng, vẽ các vòng tròn ở bất kỳ đâu trong khoảng từ 50 mét đến 5 kilômét. Khi người bạn lông lá bước ra ngoài khu vực này, điện thoại sẽ nhận được cảnh báo ngay lập tức. Các thiết bị theo dõi thông minh thực sự có thể nhận biết được sự khác biệt giữa trường hợp chó chạy ra ngoài cố ý và trường hợp đi lạc vô tình. Chúng bỏ qua những lần di chuyển nhỏ dưới 2 mét nhưng chắc chắn sẽ thông báo nếu thú cưng ở bên ngoài quá nửa phút. Điều này giúp giảm thiểu cảnh báo giả đồng thời vẫn theo dõi được nơi thú cưng đi đến.

Giảm thiểu cảnh báo sai do GPS lệch khi ở gần ranh giới ảo

GPS không phải là hoàn hảo, đặc biệt là ở các thành phố nơi tín hiệu có thể bị lệch từ 5 đến 10 mét. Hầu hết các hệ thống xử lý vấn đề này bằng cách tính trung bình các chỉ số vị trí trong khoảng 15 giây. Đối với theo dõi trong nhà, nhiều thiết bị thực tế sử dụng đồng thời cả tín hiệu Wi-Fi và các điểm phát Bluetooth cùng với dữ liệu GPS. Một nghiên cứu gần đây từ lĩnh vực công nghệ cho thú cưng đã chỉ ra rằng sự kết hợp này giúp giảm khoảng hai phần ba những lần báo động sai đáng phiền phức. Hệ thống cũng bao gồm một yếu tố gọi là biên độ đệm xung quanh các ranh giới khu vực, thường rộng từ 3 đến 8 mét. Những vùng đệm này ngăn thiết bị kích hoạt mỗi khi có những thay đổi nhỏ không đáng kể trong tọa độ.

Thuật toán Tính Khoảng Cách và Tính Năng Giám Sát Thời Gian Thực

Mô Hình Euclid và Mô Hình Dựa Trên Đường Đi Để Tính Khoảng Cách Từ Nhà

Hầu hết các thiết bị theo dõi chó hiện nay đều dựa trên một trong hai phương pháp chính để xác định thú cưng đã đi xa bao nhiêu. Phương pháp đầu tiên được gọi là khoảng cách Euclid – về cơ bản là vẽ một đường thẳng giữa các điểm như thể chim có thể bay trực tiếp đến đó. Tuy nhiên gần đây, chúng ta thấy ngày càng nhiều thiết bị theo dõi sử dụng một phương pháp gọi là mô hình hóa dựa trên đường đi. Các hệ thống mới hơn này thực sự tính đến những vật cản có thể xuất hiện trên đường đi thật sự của chó, ví dụ như hàng rào xung quanh sân vườn hay những con sông chạy qua cánh đồng. Theo nghiên cứu được công bố năm ngoái trên các tạp chí về theo dõi động vật, khi các nhà sản xuất kết hợp nhiều phương pháp tính toán này lại với nhau, sản phẩm của họ sẽ ít mắc sai sót hơn về ranh giới. Một nghiên cứu cho thấy tỷ lệ lỗi giảm khoảng 40% so với các mẫu cũ chỉ sử dụng duy nhất một phương pháp tính toán. Điều này có nghĩa là chủ nuôi sẽ nhận được thông tin chính xác hơn về vị trí của thú cưng so với nhà, điều này đặc biệt quan trọng khi chó đi lạc vào những khu vực địa hình phức tạp.

Chế độ Theo dõi Trực tiếp và Lịch sử Vị trí trong Ứng dụng Thiết bị Theo dõi Chó

Thiết bị GPS cập nhật thông tin vị trí khoảng 2 đến 10 giây một lần giúp theo dõi vị trí theo thời gian thực, đồng thời việc xem lại dữ liệu trong quá khứ sẽ cho thấy thú cưng đã di chuyển ở đâu trong ngày hoặc thậm chí qua nhiều ngày. Ứng dụng theo dõi thú cưng tốt nhất sẽ hiển thị tất cả thông tin này trên bản đồ chi tiết với nhiều lớp thông tin khác nhau, giúp chủ nuôi có thể thấy được khi nào những người bạn lông lá của họ đang khám phá khu vực mới so với việc chỉ quanh quẩn ở những nơi quen thuộc mà chúng thường lui tới. Khi có điều gì bất thường xảy ra, ví dụ như Fluffy bỗng dưng đi chệch hẳn khỏi lộ trình đi bộ quen thuộc trong công viên gần nhà, hầu hết các hệ thống sẽ lập tức gửi cảnh báo để thông báo cho chủ sở hữu rằng có thể đang xảy ra vấn đề.

Cập Nhật Khoảng Cách Động Bằng Theo Dõi Vị Trí Liên Tục

Thiết bị theo dõi mới nhất hoạt động thông minh hơn bằng cách chỉ kích hoạt tính năng lấy mẫu khi cần thiết. Khi một con vật đột ngột tăng tốc hoặc giảm tốc, thiết bị theo dõi sẽ chuyển sang chế độ cao, gửi cập nhật vị trí với tốc độ năm lần mỗi giây thay vì chỉ một lần mỗi phút như bình thường. Cách tiếp cận thông minh này giúp tiết kiệm năng lượng khi các con vật đang nghỉ ngơi quanh nhà nhưng vẫn cung cấp cho chúng ta dữ liệu gần như theo thời gian thực bất cứ khi nào chúng quyết định chạy ra ngoài cửa. Hệ thống sau đó sẽ so sánh tất cả các chỉ số vị trí này với các ranh giới khu vực an toàn đã được cài đặt trước đó để xác định chính xác con vật đã đi xa bao nhiêu và nơi mà chúng ta có thể cần can thiệp nếu nó di chuyển về phía các khu vực nguy hiểm.

Vượt qua Thách thức theo dõi trong nhà và ngoài trời

Hạn chế của GPS dưới bóng cây, bên trong tòa nhà hoặc gần các kết cấu bằng kim loại

Thiết bị theo dõi chó thường gặp khó khăn khi tín hiệu bị chặn trong môi trường phức tạp. Khi cây cối rậm rạp dưới mặt đất, GPS thường bị mất tín hiệu, dẫn đến sai lệch từ 5 đến 15 mét. Trong nhà còn tệ hơn vì vệ tinh không thể xuyên qua tường. Các vật bằng kim loại như cầu và tòa nhà cũng gây ra vấn đề, vì chúng làm tín hiệu radio bị phản xạ lung tung, gây nhiễu loạn dữ liệu đến mức chó có thể hiện thị ở vị trí cách xa hàng chục mét so với vị trí thực tế của chúng. Điều này giải thích tại sao việc chỉ dựa vào GPS không đủ để định vị thú cưng một cách đáng tin cậy trong thành phố hoặc rừng rậm, nơi mà tín hiệu thường không hoạt động ổn định.

Giải pháp theo dõi lai: Kết hợp GPS, Wi-Fi và Bluetooth để phủ sóng liên tục

Những hệ thống theo dõi tốt nhất dựa vào một thứ gọi là phương pháp tam giác để xác định vị trí các vật đang di chuyển. Hầu hết mọi người đều biết đến GPS, nhưng khi tín hiệu vệ tinh trở nên không ổn định, các thiết bị thông minh này sẽ chuyển sang các phương pháp khác. Chúng sẽ tìm kiếm các bộ định tuyến Wi-Fi gần đó để nhận thông tin vị trí trong phạm vi khoảng từ 10 đến 20 mét. Tốt hơn nữa là các thiết bị phát tín hiệu Bluetooth nhỏ gọn có thể xác định vị trí chính xác trong khoảng cách chỉ 1 hoặc 2 mét. Một số thử nghiệm gần đây vào năm 2023 cho thấy các thiết bị sử dụng nhiều công nghệ khác nhau duy trì độ chính xác khoảng 89% thời gian khi ở trong nhà, trong khi GPS thông thường chỉ đạt mức khoảng 22%. Điều này tạo ra sự khác biệt lớn khi bạn cố gắng theo dõi thú cưng hay đi lạc đến những nơi bất ngờ như trốn dưới gầm nhà hoặc chạy qua các công viên đông đúc.

Vai trò của Mạng diện rộng tiêu thụ năng lượng thấp (LPWAN) trong việc mở rộng phạm vi hoạt động của thiết bị theo dõi

Ở các khu vực nông thôn, công nghệ mạng diện rộng tiêu thụ điện năng thấp (LPWAN) như LoRaWAN cung cấp kết nối trong khoảng từ khoảng 2 đến 15 km trong khi tiêu thụ rất ít điện năng. Các mạng điện thoại di động truyền thống làm tiêu hao pin nhanh chóng, nhưng các thiết bị theo dõi chó sử dụng công nghệ LPWAN có thể hoạt động từ sáu đến tám tháng chỉ với một lần sạc duy nhất. Những thiết bị này vẫn gửi các bản cập nhật vị trí ngay cả khi có chướng ngại vật cản trở, dù là đồi dốc hay những bức tường bê tông dày. Đó là lý do tại sao nhiều nông dân và người dân sống xa khu dân cư thấy các thiết bị theo dõi này rất hữu ích, đặc biệt là vì tín hiệu điện thoại di động thông thường thường không thể tiếp cận được những khu vực hẻo lánh này.

Phần Câu hỏi Thường gặp

Thiết bị theo dõi chó hoạt động như thế nào khi tín hiệu GPS bị chặn ở trong nhà?

Khi tín hiệu GPS bị chặn ở trong nhà, các thiết bị theo dõi chó thường chuyển sang sử dụng Wi-Fi và Bluetooth để xác định vị trí, cho phép theo dõi chính xác trong phạm vi vài mét.

Mức độ chính xác của thiết bị theo dõi chó ở môi trường đô thị đông dân cư như thế nào?

Trong môi trường đô thị đông đúc, máy theo dõi chó cưng có thể cung cấp độ chính xác dao động từ 15 đến 30 mét do tín hiệu bị phản xạ bởi các tòa nhà.

Chủ vật nuôi có thể nhận được cảnh báo nếu chó của họ đi ra khỏi khu vực an toàn đã được chỉ định không?

Có, chủ vật nuôi có thể thiết lập các khu vực an toàn thông qua ứng dụng theo dõi, và họ sẽ nhận được cảnh báo ngay lập tức nếu chó của họ rời khỏi các khu vực đã được chỉ định.