Giày radar giúp định vị chính xác khu vực mù tín hiệu

GPS ngày càng phổ biến, giúp con người đi lại thuận tiện hơn, nhưng khả năng định vị vẫn suy giảm rõ rệt tại những khu vực tín hiệu bị che khuất hoặc hoàn toàn biến mất. Trong các vùng mù tín hiệu ấy, hệ thống GPS gặp khó khăn khi xác định chính xác mục tiêu, khiến việc theo dõi vị trí trở thành bài toán nan giải đối với giới khoa học. Đặc biệt, những người làm việc dưới lòng đất, trong đường hầm hoặc bên trong các công trình lớn thường phải hoạt động tại nơi GPS không thể cung cấp thông tin ổn định. Từ trước đến nay, các nhà nghiên cứu thường sử dụng đơn vị đo lường quán tính, gọi tắt là IMU, để tiếp tục định vị khi mục tiêu rời khỏi vùng phủ sóng GPS. Tuy nhiên, IMU không thể lập tức biết vị trí mới của mục tiêu, bởi hệ thống này trước hết cần thông tin về tốc độ và phương hướng cuối cùng do GPS cung cấp. Khi khoảng thời gian mất liên lạc với GPS kéo dài, IMU phải dựa vào dữ liệu quán tính lâu hơn, khiến sai số định vị tăng dần theo thời gian. Vấn đề trở nên nghiêm trọng hơn khi IMU thậm chí có thể hiểu nhầm một mục tiêu đang đứng yên thành mục tiêu vẫn tiếp tục di chuyển trong thực tế. Để khắc phục hạn chế đó, các nhà khoa học thuộc Đại học North Carolina State và Đại học Carnegie Mellon của Mỹ đã phát minh một giải pháp mang tên giày radar. Đúng như tên gọi, giày radar là một hệ thống được tích hợp trong giày, với thiết bị radar gắn bên trong nhằm theo dõi mối liên hệ giữa bàn chân người sử dụng và mặt đất. Thiết bị này liên tục duy trì phép đo khoảng cách giữa chân người mang giày với bề mặt bên dưới, qua đó bổ sung thông tin cho quá trình định vị. Khác với IMU vốn chủ yếu dựa vào tốc độ và hướng di chuyển trước đó, radar trên giày cung cấp thêm dấu hiệu trực tiếp về trạng thái vận động hiện tại. Nhờ cách bố trí này, hệ thống có thể nhận biết liệu người sử dụng đang tiếp tục bước đi hay đã dừng lại tại một vị trí trong vùng không có tín hiệu GPS. Khi khoảng cách giữa bàn chân và mặt đất không thay đổi trong một thời gian dài, giày radar sẽ phán đoán rằng mục tiêu đã ngừng vận động. Sau đó, hệ thống truyền thông tin về trạng thái đứng yên này tới IMU, giúp thiết bị quán tính điều chỉnh cách tính toán vị trí mục tiêu. Sự phối hợp giữa radar và IMU không tạo ra tín hiệu GPS mới, nhưng giúp IMU tránh kéo dài một chuyển động không còn tồn tại trong thực tế. Nhờ vậy, hệ thống có thể định vị chính xác hơn những mục tiêu đã dừng lại, thay vì để sai số tiếp tục tích lũy trong thời gian mất liên lạc. Cách tiếp cận này đặc biệt có ý nghĩa trong những tình huống người sử dụng phải di chuyển hoặc chờ đợi tại nơi tín hiệu vệ tinh không thể tiếp cận. Giày radar được xem là hữu ích đối với những người làm việc dưới lòng đất, nơi việc mất tín hiệu GPS thường xuyên gây khó khăn cho quá trình xác định vị trí. Những người làm việc trong đường hầm cũng có thể hưởng lợi từ công nghệ này, bởi thiết bị hỗ trợ nhận biết chính xác hơn thời điểm họ dừng bước. Các khu vực có cấu trúc lớn, vốn dễ cản trở tín hiệu GPS, cũng nằm trong nhóm môi trường mà hệ thống giày radar có thể phát huy tác dụng. Ngoài môi trường lao động thông thường, công nghệ này còn có khả năng hỗ trợ định vị trong những tình huống nguy hiểm, khi việc xác định vị trí chính xác trở nên đặc biệt quan trọng. Giày radar không thay thế hoàn toàn GPS hay IMU, mà bổ sung dữ liệu cần thiết để hai phương thức định vị có thể hoạt động hiệu quả hơn trong vùng mù tín hiệu. Ý tưởng đưa radar vào một chiếc giày cho thấy thiết bị quen thuộc hằng ngày có thể trở thành nền tảng hỗ trợ công nghệ định vị trong những hoàn cảnh phức tạp. Khi tín hiệu GPS biến mất, khả năng nhận biết một người đã dừng lại có thể giúp giảm sai số, tăng độ tin cậy và làm cho việc định vị trở nên thực tế hơn.