Miten GPS toimii

Elämme jo tulevaisuudessa. Meillä on kädessä pidettävät laitteet, jotka käyttävät satelliitteja tarkkojen paikkojen paikantamiseen lähes kaikkialla planeetalla. Mutta oletko koskaan miettinyt, miten GPS toimii?

GPS-laitteet eivät todellakaan ota yhteyttä satelliitteihin ja välittävät tietoja niille. He saavat vain tietoja satelliiteista - tietoja, joita lähetetään aina. GPS ei kuitenkaan ole ainoa tapa, jolla laitteet voivat määrittää sijaintisi.

Kuvaluotto: NASA

Satelliiteista kämmenellesi

Maailmanlaajuinen paikannusjärjestelmä perustettiin alun perin Yhdysvaltain sotilaskäyttöön, mutta se avattiin lopulta siviilikäyttöön. Ainakin 24 GPS-satelliittia on aina kiertoradalla ympäri maata, ja he lähettävät jatkuvasti tietoja.

Satelliitit on järjestetty kiertoradalle siten, että neljä satelliittia näkyvät taivaalla mistä tahansa maapallon kohdasta. (Et voi itse nähdä niitä, mutta radiolähetyksille on suora polku.) Tämä tarkoittaa, että GPS ei toimi, jos signaaleja estetään - haluatte melko suoran polun sinun ja taivaan välillä. Maanalainen bunkkeri tai luola vuoren alla ei toimi.

GPS-satelliitit lähettävät jatkuvasti radiosignaaleja kohti maata. Jokainen lähetys sisältää GPS-satelliitin sijainnin ja signaalin lähetysajan. Jokaisella satelliitilla on atomikello, joten aika on hyvin tarkka.

Kuvaluotto: Cliff on Flickr

Miten GPS määrittää sijaintisi

Sisäänrakennetulla GPS-laitteella varustettu laite - riippumatta siitä, onko kyseessä GPS-vastaanotin tai älypuhelin - toimii vain GPS-vastaanottimena. GPS-laitteella ei itse asiassa oteta yhteyttä satelliitteihin sen sijainnin määrittämiseksi. Sen sijaan se vain kuuntelee radiosignaaleja, joita lähetetään näiltä satelliiteilta koko ajan.

GPS-vastaanotin kuuntelee neljän tai useamman satelliitin signaaleja. Lähempien satelliittien signaalit saapuvat aikaisemmin, kun taas kauempien satelliittien signaalit saapuvat myöhemmin. (Ajan todellinen ero on hyvin pieni, mutta GPS-vastaanotin voi havaita.) Vertaamalla signaalin lähetysaikaa ja signaalin saapumisaikaa vastaanotin voi arvioida sen suhteellisen etäisyyden kaikista neljästä satelliitista. Trilaterationin avulla vastaanotin voi sitten määrittää sen sijainnin.

Trilateration saattaa kuulostaa hieman monimutkaiselta, mutta se on oikeastaan ​​melko yksinkertainen. Kuvittele, jos joku kertoi sinulle, että olet 500 kilometrin päässä New Yorkista, 800 kilometrin päässä Miamin ja 700 kilometrin päässä Kansas Citystä. Näiden tietojen avulla voit määrittää alueen, joka on oikea etäisyys kaikista näistä kaupungeista ja arvioi nykyinen sijaintisi. Jos kerroimme sinulle etäisyyden neljännestä kaupungista, voit arvioida sijaintisi entistä tarkemmin. Se on trilateraatio pähkinänkuoressa, ja se, mitä GPS-vastaanottimet tekevät, kun käytät niitä.

Kuvaluotto: Alpha on Flickr

Vaihtoehdot GPS: lle

GPS ei ole ainoa tapa arvioida nykyinen sijaintisi. 911-palvelu käyttää solutornin vahvuusinformaatiota matkapuhelimien sijainnin kolmioimiseksi. Tämä toimii samalla tavalla - mittaamalla signaalin voimakkuuden eroja useiden solutornien välillä, laite voi arvioida nykyisen sijaintisi.

Jotkin laitteet voivat myös käyttää Wi-Fi-pohjaista paikannusjärjestelmää (WPS) niiden nykyisen sijainnin määrittämiseen. Googlen katunäkymäautot ajavat ympäriinsä, tallentavat läheisten tukiasemien nimet ja niiden suhteelliset vahvuudet tietyissä paikoissa. Älypuhelimesi etsii läheisiä langattomia verkkoja ja lähettää sitten luettelon nimistään ja signaalin vahvuuksista Googlen palvelimille. Google käyttää tietokantaa ja arvioi, missä olet. (Google ei ole ainoa Wi-Fi-pohjaisen paikannusjärjestelmän tietojen tarjoaja, mutta se on useimmat ihmiset tuntevat.) Tämä voi olla erityisen kätevää sisätiloissa..

GPS-järjestelmä ei ole ainoa satelliittien verkko, jota voidaan käyttää myös paikannukseen. Venäjällä on oma GLONASS-järjestelmä ja Kiinalla on BDS. Eurooppa työskentelee myös omalla vaihtoehdollaan GPS: lle, joka tunnetaan nimellä Galileo. GPS voidaan sulkea tai rajoittaa sodan tai konfliktin aikana, joten kansat haluavat omien satelliittien olevan itsenäisiä.

Image Credit: Richard Smith Flickrissä

GPS ei yksinään ole yksityisyyden suoja - esimerkiksi jos sinulla on vanha GPS-laite autollesi, se ei todennäköisesti pysty lähettämään sijaintiasi. GPS voi kuitenkin olla yksityisyyden huolenaihe yhdistettynä lähetystekniikkaan. GPS-seurantalaitteet eivät käytä vain GPS-vastaanottimia - ne tallentavat GPS-tiedot myöhempää hakua tai GPS-tietojen lähettämistä varten.