Když jste naposledy použili telefon, abyste měli na mapě Mapy Google určují vaši přesnou polohu, zastavili jste se někdy a zajímalo by vás, jak GPS funguje tak přesně?
Globální systém určování polohy (GPS) ) byl skutečně spuštěn americkým ministerstvem obrany v roce 1973 (známý jako NAVSTAR). V roce 1993 existovalo 24 satelitů GPS obíhajících kolem Země a vysílalo orbitální a polohová data, která mohla armáda použít pro navigační a jiné vojenské účely. Dnes, v době psaní tohoto textu, je 28.
V 80. letech byla data přenášená ze satelitů GPS otevřena veřejnosti, což otevřelo celý trh širokému sortimentu navigačních zařízení GPS, které máme dnes.
Jak psát tento článek, Rusko, Čína, Evropa a Indie mají vlastní aktivní GPS systémy. Japonsko vyvíjí svůj vlastní systém GPS, který má být funkční v roce 2023.
Jak funguje GPS?
Zatímco satelitní technologie, na které je GPS založena, je velmi pokročilý, způsob fungování systému je působivě jednoduchý.
V každém jednotlivém navigačním systému GPS existují tři komponenty.
In_content_1 vše: [300x250] / dfp: [ 640x360]->GPS přijímače využívají matematický princip známý jako triangulace pro výpočet své vlastní polohy.
Jak funguje GPS triangulace
Z jakéhokoli místa na planetě, pokud držíte GPS přijímač (jako je ten v telefonu), přijímač GPS přijímá časová razítka ze synchronizovaných hodin na každém ze satelitů GPS nad hlavou.
Pomocí rozdílů v časových razítkách a konstantní rychlosti světla, při které se rádiové vlny pohybují, může přijímač GPS určit vzdálenost mezi tím, kde stojíte u každého satelitu.
Toto poskytuje přijímači GPS poloměr koulí se satelity ve středu a vaši polohu na okraji koule.
Protože každý satelit cestuje předvídatelným na oběžné dráze nad zemí může přijímač použít uložený almanach aktuální známé polohy všech satelitů GPS a určit, kde jsou tyto satelity přibližně umístěny nad zemí.
Se známou polohou každého satelitu a změřenou vzdáleností mezi těmito satelity a vaší polohou je váš GPS příjem schopen vypočítat vaši přibližnou polohu určením, kde se průnik těchto tří koulí spojí na povrchu Země.
Přijímač poté zobrazí toto umístění na mapě.
Tři satelity poskytují hrubé umístění a přijímače GPS vyžadují čtvrtý signál od jiného satelitu GPS k určení vaší aktuální výšky na povrch Země pomocí jiného matematického principu známého jako trilaterace.
Jak funguje váš GPS senzor GPS
Většina moderních smartphonů dnes přichází vybavena přijímacím čipem GPS. Tento čip může přijímat rádiové signály ze satelitů GPS.
Hodiny telefonu nejsou atomové hodiny, takže jeho čas není synchronizován s atomovými hodinami satelitů na oběžné dráze. Nezáleží však na tom, pokud jde o výpočet polohy pomocí signálů z těchto satelitů.
Je to proto, že GPS přijímač vašeho telefonu se zaměřuje na data, která přijímá ze satelitů, a databázi známých satelitních poloh na Zemi. Protože všechny satelity mají atomové hodiny, aktuální čas na každém satelitu je v každém daném okamžiku přesně stejný.
Avšak kvůli vzdálenosti od satelitu a skutečnosti, že rádiové signály putují při rychlosti světla rozdíly mezi každým přijatým časovým razítkem odhalují vzdálenost mezi vaším telefonem a každým satelitem.
Takto tento proces GPS funguje:
Toto řekne vašemu přijímači GPS že to trvalo 1 sekundu, než jej rádiový signál dosáhl ze satelitu 1, 2 sekundy od satelitu 2 a 3 sekund od satelitu 3.
Rychlost světla je známá konstanta 299 792 458 metrů za sekundu.
Pomocí jednoduché matematiky může přijímač ca n vypočítat, že jeho vzdálenost je zhruba 300 tisíc metrů od satelitu 1, 600 tisíc metrů od satelitu 2 a 900 tisíc metrů od satelitu 3.
Pomocí vyhledávací tabulky ze satelitní satelitní databáze GPS přijímač GPS vašeho telefonu zná přibližnou aktuální polohu všech tří satelitů na zemi. , který poskytuje souřadnice všech zeměpisných délek a šířek.
Díky těmto informacím je váš telefon schopen vypočítat vlastní souřadnice zeměpisné délky a šířky na Zemi.
Pomocí vašich známých souřadnic může váš přijímač GPS použít změřenou vzdálenost mezi sebou a čtvrtým satelitem k určení, jaké nadmořské výšce se nachází Země.
Co je asistovaný globální polohovací systém?
Než smartphony začaly integrovat obvody GPS, lidé obvykle používali ruční přijímače GPS, které vybíjely baterie AA. Nebo by instalovali jednotky GPS do automobilů, které byly připojeny k baterii telefonu.
Bylo to proto, že rádiová komunikace vyžaduje více energie. Omezení tohoto je, že jste často museli čekat několik minut, než váš GPS přijímač „zamkne“ dostatek satelitů GPS, aby vypočítal vaši polohu.
Výrobci smartphonů obešli toto omezení baterie kombinací své stávající technologie buněčná triangulace. Dlouho předtím, než byly telefony povoleny pomocí GPS, mohly pomocí signálů přicházejících z věží mobilních telefonů triangulovat vaši polohu pomocí stejného druhu časové značky a technologie vzdálenosti jako u satelitů GPS.
Bohužel, protože mobilní telefon věže jsou na úrovni země, tento navigační výpočet je mnohem méně přesný. Software GPS vašeho smartphonu tedy nejprve použije triangulaci buněčného signálu k určení vaší přibližné polohy a poté tuto polohu aktualizuje, jakmile budou satelitní data GPS připravena.
To umožňuje moderním chytrým telefonům rezervovat energii baterie pouze pomocí dat GPS, když tyto aktualizace polohy jsou povinné. Z tohoto důvodu můžete v Mapách Google často, když jsou k dispozici přesnější údaje, občas přeskočit na nové místo.