Ultima dată când v-ați folosit telefonul pentru a avea Google Maps identifică locația dvs. exactă pe o hartă, v-ați oprit și vă întrebați cum funcționează GPS atât de precis?
Sistemul de poziționare globală (GPS) ) sistemul a fost de fapt lansat de Departamentul Apărării al SUA în 1973 (cunoscut sub numele de NAVSTAR). Până în 1993, existau 24 de sateliți GPS care orbitau Pământul și difuzau date orbitale și poziționale pe care armata le putea folosi în scopuri de navigație și alte scopuri militare. Astăzi, din această scriere, există 28.
În anii 1980, datele transmise de la sateliții GPS au fost deschise publicului, ceea ce a deschis o întreagă piață pentru sortimentul larg de dispozitive de navigație GPS pe care le avem astăzi.
În ceea ce scrie scrisoarea acest articol, Rusia, China, Europa și India au toate propriile sisteme GPS active. Japonia își dezvoltă propriul sistem GPS pentru a fi funcțional în 2023.
Cum funcționează GPS-ul?
În timp ce tehnologia satelitului pe care se bazează GPS-ul este foarte avansat, modul în care sistemul funcționează este impresionant de simplu.
Există trei componente pentru orice sistem de navigare GPS individual.
In_content_1 all: [300x250] / dfp: [ 640x360]-> <Receptoarele GPS utilizează o matematică principiu cunoscut sub denumirea de triangulație pentru calcularea propriei locații.
Cum funcționează triunghiul GPS
Din orice punct al planetei, dacă dețineți un receptor GPS (precum cel din telefon), Un receptor GPS primește timbre de timp de la ceasurile sincronizate de pe fiecare satelit GPS deasupra capului.
Folosind diferențele de timp, și viteza constantă de lumină la care se deplasează undele radio, receptorul GPS poate determina distanța între locul în care stai la fiecare satelit.
Aceasta oferă receptorului GPS raza sferelor cu sateliții din centru și locația dvs. la marginea sferei.
Deoarece fiecare satelit călătorește într-un mod previzibil orbită peste pământ, receptorul poate folosi un almanah stocat al poziției cunoscute a tuturor sateliților GPS pentru a determina unde, aproximativ, acești sateliți sunt situați în prezent peste pământ.
Cu poziția cunoscută a fiecărui satelit și distanța măsurată dintre acești sateliți și poziția dvs., receptorul dvs. GPS este capabil să vă calculeze locația aproximativă determinând unde se intersectează acele trei sfere pe suprafața Pământului.
Receptorul vă afișează acea locație pe o hartă.
Trei sateliți oferă o locație aproximativă, iar receptorii GPS necesită un al patrulea semnal de la un alt satelit GPS pentru a determina altitudinea dvs. suprafața Pământului folosind un alt principiu matematic cunoscut sub numele de trilaterare.
Cum funcționează senzorul GPS pentru telefon
Majoritatea smartphone-urilor moderne de astăzi sunt echipate cu un cip receptor GPS. Acest cip poate primi semnale radio de la sateliții GPS.
Ceasul telefonului dvs. nu este un ceas atomic, deci timpul său nu este sincronizat cu ceasurile atomice ale sateliților aflați pe orbită. Totuși, acest lucru nu contează când vine vorba de calcularea locației folosind semnalele de la acești sateliți.
Acest lucru se datorează faptului că receptorul GPS al telefonului dvs. se concentrează pe datele pe care le primește de la sateliți și pe o bază de date cu locații satelite cunoscute de pe Pământ. Deoarece toți sateliții au un ceas atomic, ora curentă pe fiecare satelit este exact aceeași în orice moment dat.
Cu toate acestea, datorită distanței față de satelit și a faptului că semnalele radio circulă la viteza luminii, diferențele dintre fiecare oră de timp primită dezvăluie distanța dintre telefonul dvs. și fiecare dintre sateliți.
Iată cum funcționează acest proces GPS:
Acest lucru indică receptorul GPS că a durat 1 secundă pentru ca semnalul radio să ajungă de la satelitul 1, 2 secunde de satelitul 2 și 3 secunde de satelitul 3.
Viteza luminii este o constantă cunoscută de 299.792.458 metri pe secundă.
Folosind o matematică simplă, receptorul este ca n calculăm că distanța sa este aproximativ 300 mii de metri de satelitul 1, 600 mii de metri de satelitul 2 și 900 mii de metri de satelitul 3.
Folosind un tabel de căutare dintr-o bază de date prin satelit GPS, receptorul GPS al telefonului dvs. cunoaște locația curentă aproximativă de pe pământ a tuturor celor trei sateliți. , care oferă coordonatele de longitudine și latitudine ale celor trei.
Cu aceste informații, telefonul dvs. este în măsură să calculeze propriile coordonate de longitudine și latitudine pe Pământ.
Folosind coordonatele cunoscute, receptorul GPS poate utiliza distanța măsurată între el și un al patrulea satelit pentru a determina ce altitudine deasupra Pământului sunteți localizat.
Ce este un sistem de poziționare globală asistată?
Înainte ca telefoanele inteligente să înceapă să integreze circuitele GPS, oamenii utilizează în mod obișnuit receptoare GPS care aveau baterii AA. Sau ar instala unități GPS în mașini, conectate la bateria telefonului.
Acest lucru se datorează faptului că comunicarea radio necesită mai multă energie. Limitarea este că de multe ori ați trebuit să așteptați câteva minute pentru ca receptorul GPS să „blocheze” suficient sateliți GPS pentru a vă calcula poziția.
Producătorii de smartphone-uri s-au ridicat la această limitare a bateriei prin combinarea tehnologiei sale existente de triangulație celulară. Cu mult timp înainte ca telefoanele să fie activate prin GPS, ele puteau utiliza semnale provenite din turnurile de telefonie mobilă pentru a-ți triangula poziția, folosind același fel de tehnologie de timp și de distanță de triangulare ca și în cazul sateliților GPS.
Din păcate, pentru că telefonul mobil turnurile sunt la nivelul solului, acest calcul de navigație este mult mai puțin precis. Așadar, software-ul GPS pentru smartphone-ul dvs. va folosi mai întâi triangularea semnalului celular pentru a determina poziția dvs. aproximativă și apoi va actualiza acea poziție odată ce datele GPS prin satelit vor fi gata. actualizările de locație sunt necesare Acesta este motivul pentru care deseori vezi locația ta pe Google Maps săriți ocazional într-o locație nouă când sunt disponibile date mai precise.