Как работает GPS [MakeUseOf Объясняет]

Как заядлый геймер, я удивлен соотношением между GPS-подобными функциями в современных видеоиграх и распространением технологии GPS в повседневной жизни. Когда я был ребенком, бумажные карты и картография были все еще обычным явлением; если вы заблудились, вы пережили это и нашли свой путь к месту назначения. В настоящее время у нас есть чудеса GPS, чтобы направлять нас туда и обратно.

Мне всего 24 года, поэтому я не хочу показаться, что эра до GPS была «золотым веком» или чем-то в этом роде. Я ценю удобство GPS, и оно спасло меня более десятка раз. Но, как и многие технологии, мы склонны принимать это как должное. Я знаю, что.

Что такое GPS? Вы знаете, как работает GPS? В чем секрет почти точной точности, которую он предлагает? Продолжайте читать, чтобы узнать о впечатляющей мысли, которая пришла на создание этой великолепной навигационной системы.

Что общего между ядерной энергетикой и интернетом?

а GPS? Все они начинались как проекты, призванные укрепить технологические преимущества США над остальным миром. Конкретно технологический край у них военный. Интернет позволит быстро общаться на большие расстояния; ядерная энергетика может быть как разрушительной, так и генерирующей энергию; и GPS означало легкость навигации для вооруженных сил через чужую местность.

GPS, который обозначает спутниковая система навигации, на самом деле сеть из 27 искусственных спутников, которые вращаются вокруг Земли. Из этих 27 спутников в настоящее время используются 24, а оставшиеся три находятся в качестве отказоустойчивых на случай одного из 24 сбоев. Исходя из расположения этих спутников, по крайней мере четыре из этих спутников видны в небе в любой момент времени.

В тандеме с орбитальными спутниками на поверхности Земли находятся пять станций мониторинга: главная станция (в Колорадо) и четыре беспилотные станции, расположенные в отдаленных местах, максимально приближенных к экватору (Гавайи — одно из таких мест). Эти беспилотные станции собирают данные со спутников и направляют их на ведущую станцию, которая интерпретирует и вносит коррективы перед передачей соответствующих данных обратно на спутники GPS.

Хотя эта система изначально предназначалась для военного использования, США в 1983 году открыли ее для гражданского использования, поэтому сегодня мы можем использовать эти спутники, чтобы найти наши ближайшие Starbucks одним щелчком мыши.

Итак, у нас есть эта глобальная система спутников и станций, которые постоянно перемещаются в атмосфере Земли и передают данные взад и вперед. Как наши мобильные устройства и автомобильные трекеры подключаются к системе, чтобы выяснить, где именно мы находимся? И если вокруг так много спутников, почему ваш GPS-сигнал иногда дает сбой

?

Подумайте о том, что вы используете для GPS-навигации. Будь то крепление на приборную панель от TomTom или приложение Maps от Google

Идея та же: ваше устройство является GPS-приемником. Другими словами, ваше устройство получает данные от спутников GPS наверху. Какие данные? Проще говоря, каждый спутник сообщает вашему устройству расстояние между вами и этим спутником.

В этот момент вы можете быть немного смущены, потому что думаете, что вам нужно больше, чем расстояние от объекта, чтобы точно определить ваше точное местоположение. И ты был бы прав! Используя расстояние от каждого спутника, ваше устройство GPS может использовать метод, называемый trileration чтобы найти, где вы находитесь.

Представь, что ты заблудился в пустыне. Если бы вы позвонили своему другу в Филадельфии, и он волшебным образом точно знал, насколько далеко вы от него, он сказал бы, что вы в 400 милях от Филадельфии. Однако этого недостаточно, потому что это расстояние от одной точки может означать любую точку на окружности радиуса в 400 миль вокруг этой точки.

Итак, вы звоните второму другу в Нью-Йорк, и он говорит, что вы за 300 миль. Теперь у вас есть два круга расстояния, и каждая точка на этих кругах является потенциальным местом, где вы могли бы быть в данный момент. Как видите, два круга пересекаются в двух точках: на основании данных о расстоянии вы знаете, что находитесь в одном из этих мест.

И если вы позвоните третьему другу и он скажет, что вы в 200 милях от Ньюарка, у вас будет три круга, которые пересекаются в одном месте. Вот где ты.

Эта та же самая техника используется GPS, где каждый спутник может рассматриваться как один из ваших друзей из примера выше. Но поскольку спутники работают в трехмерном пространстве, вы должны представить себе пересечение сфер вместо кругов. Объедините эти данные о расстоянии с фактом, что вы должны стоять на поверхности Земли (которая действует как 4-я сфера), и довольно легко найти, где вы находитесь.

Для получения точных данных GPS большинство устройств пытаются подключиться как минимум к четырем спутникам. По этой же причине вашему устройству иногда требуется много времени для обновления местоположений GPS. Вот почему у вас иногда нет сигнала: возможно, вы подключены к одному или двум спутникам, но этого недостаточно.

Конечно, как работает GPS, так много математики и науки. Например, компенсация задержки сигнала между спутниками и приемниками (радиоволны движутся только так быстро). Вы когда-нибудь задумывались, почему GPS убивает батарею вашего телефона

? Это потому, что ваш телефон должен постоянно исправлять ошибки в расчетах.

Надеюсь, вы немного узнали о GPS и о том, как он работает. Я на самом деле не знал, как все это работало, пока я не провел исследование для этой статьи, и идея, лежащая в ее основе, является одновременно увлекательной и умной. Если вы все еще не понимаете этого, возможно, я недостаточно хорошо это объяснил; в этом случае я призываю вас задать вопросы в комментариях для разъяснения.

Кредиты изображений: сеть GPS через Shutterstock, телефон GPS через Shutterstock, спутник GPS через Shutterstock