Hogyan működik a GPS?
Már a jövőben élünk. Kézi eszközökkel rendelkezünk, amelyek műholdakat használnak a pontos helyszínek pontos meghatározására szinte bárhol a bolygón. De vajon valaha is azon tűnődött, hogy hogyan működik a GPS?
A GPS-eszközök valójában nem érintkeznek a műholdakkal, és nem adják át őket. Csak műholdas adatokat kapnak - az adatokat, amelyeket mindig továbbítanak. A GPS azonban nem az egyetlen módja annak, hogy az eszközök meghatározhassák a helyét.
Képhitel: NASA
A szatellitektől a kéz pálcájáig
A globális helymeghatározó rendszert eredetileg az Egyesült Államok katonai felhasználásra hozták létre, de végül polgári használatra nyílt. Legalább 24 GPS-műhold mindig a pályán kering a Föld körül, és folyamatosan közvetítenek adatokat.
A műholdak pályán vannak elrendezve, úgyhogy négy műhold látható az égen a Föld bármely pontjáról. (Nem láthatod őket, de van egy közvetlen út a rádióátvitelre.) Ez azt jelenti, hogy a GPS nem fog működni, ha a jelek blokkolódnak. Egy földalatti bunkerben vagy egy hegy alatti barlangban nem működik.
A GPS műholdak folyamatosan továbbítják a rádiójeleket a Föld felé. Minden adatátvitel magában foglalja a GPS-műhold helyét és a jel elküldésének idejét. Minden műholdnak van egy atom órája a fedélzeten, így az idő nagyon pontos.
Képhitel: Cliff a Flickr-en
Hogyan határozza meg a GPS a helyét
A beépített GPS-vel ellátott eszköz - legyen az saját GPS-navigációs egység vagy okostelefon - csak GPS-vevőként működik. A GPS-vel ellátott eszköz valójában „nem lép kapcsolatba” a műholdakkal annak helyének meghatározásához. Ehelyett csak a rádiójeleket hallgatják, amelyeket ezekből a műholdakból folyamatosan közvetítenek.
A GPS-vevő „hallgat” négy vagy több műholdról érkező jelekre. A közelebbi műholdakból érkező jelek hamarabb megérkeznek, míg a távolabbi műholdakból érkező jelek később érkeznek. (A tényleges időbeli különbség nagyon kicsi, de a GPS-vevő által észlelhető.) A jel sugárzási idejének és a jel érkezésének időpontjának összehasonlításával a vevő meg tudja becsülni a négy műhold összes relatív távolságát. A trilateráció használatával a vevő meghatározhatja annak helyét.
A trilateráció kissé bonyolultnak tűnik, de valójában meglehetősen egyszerű. Képzeld el, ha valaki elmondaná, hogy 500 mérföldre van New Yorktól, 800 mérföldre Miamitól és 700 mérföldre Kansas Citytől. Ezzel az információval meghatározhatja azt a régiót, amely a helyes távolság a fenti városoktól, és becsülje meg a jelenlegi helyét. Ha a negyedik várostól való távolságot elmondtuk, még pontosabban becsülheti meg a helyét. Dióhéjban ez a trilateráció, és ez az, amit a GPS vevők csinálnak, amikor használják.
Képhitel: Alpha a Flickr-en
A GPS alternatívái
A GPS nem az egyetlen módja annak, hogy az eszközök meg tudják becsülni a jelenlegi helyét. A 911-es szolgáltatás a mobiltelefon-torony erősségére vonatkozó információkat használja a mobiltelefonok helyzetének háromszögeléséhez. Ez hasonló módon működik - a több cellatörzs közötti jelerősség-különbség mérésével a készülék megbecsülheti a jelenlegi helyét.
Egyes eszközök Wi-Fi alapú helymeghatározó rendszert (WPS) is használhatnak az aktuális helyük meghatározásához. A Google utcára néző teherautói körbevezetnek, és rögzítik a közeli hozzáférési pontok nevét és azok bizonyos erősségeit. Okostelefonja a közeli vezeték nélküli hálózatokat vizsgálja, majd a Google szervereinek elküldi a nevük és jelerősségeik listáját. A Google az adatbázisukat és a becsléseket használja ott, ahol tartózkodik. (A Google nem az egyetlen olyan szolgáltató, aki Wi-Fi-alapú helymeghatározó rendszer adatait szolgáltatja, de ez a legtöbb ember ismeri.) Ez különösen kényelmes a beltéri helyszíneken..
A GPS-rendszer nem az egyetlen olyan műholdak hálózata, amely helymeghatározásra is használható. Oroszországnak saját GLONASS rendszere van, és Kína rendelkezik BDS-el. Európa a saját GPS alternatívája mellett is dolgozik, más néven Galileo. A GPS-t háború vagy konfliktus idején le lehet állítani vagy korlátozni, így a nemzetek saját műholdakat akarnak önellátóvá tenni.
Képhitel: Richard Smith a Flickr-en
A GPS önmagában nem adatvédelmi aggodalomra ad okot - például, ha van egy régi GPS-készüléke az autójához, valószínűleg nem tudja továbbítani a helyét. A GPS azonban adatvédelmi problémát jelenthet, ha az adástechnológiával kombinálva van. A GPS nyomkövető eszközök nem csak GPS vevőket használnak - a GPS adatokat tárolják a későbbi visszakereséshez vagy a GPS adatok továbbításához.
