Amikor legutóbb a telefonján A Google Maps pontosan meghatározza pontos helyét volt a térképen, megállt-e és azon gondolkodott, vajon hogyan működik a GPS pontosan?
A globális helymeghatározó rendszer (GPS) ) rendszert az USA Védelmi Minisztériuma (NAVSTAR néven) 1973-ban indította el. 1993-ra 24 GPS műhold lépett körül, amelyek keringtek a Földön, és sugároztak olyan pályára és helyzetre vonatkozó adatokat, amelyeket a katonaság felhasználhatna navigációs és egyéb katonai célokra. Manapság, ennek írása óta, 28. 28.
Az 1980-as években a GPS műholdakról átvitt adatokat megnyitották a nyilvánosság számára, ami egy teljes piacot nyitott meg a GPS navigációs készülékek széles választékához. Ma.
ez a cikk, Oroszországnak, Kínának, Európának és Indiának mind megvan a saját aktív GPS rendszere. Japán fejleszti saját GPS-rendszerét, amely 2023-ban képes működni.
Hogyan működik a GPS?
Míg a műholdas technológián a GPS alapja nagyon fejlett, a rendszer működése lenyűgözően egyszerű.
Az egyes GPS navigációs rendszereknek három összetevője van.
In_content_1 all: [300x250] / dfp: [ 640x360]->A GPS-vevők matematikai a háromszögelésnek nevezett elv a saját helyének kiszámításához.
Hogyan működik a GPS-háromszögelés?
A bolygó bármely pontjáról, ha GPS-vevőt tartasz (például a telefonoddal), a GPS-vevő időbélyegeket kap a szinkronizált órákról az egyes GPS-műholdak fölött.
Az időbélyeg-különbségek és a rádióhullámok folyamatos fénysebessége alapján a GPS-vevő meghatározhatja a távolságot. az egyes műholdak között áll.
Ez biztosítja a GPS-vevőnek a gömbök sugarat és a közepén lévő műholdakat, valamint az Ön helyzetét a gömb szélén.
Mivel minden műhold előre láthatóan halad Körüli pályán a föld felett, a vevő az összes GPS-műhold aktuális ismert helyzetének tárolt almanachját felhasználhatja annak meghatározására, hogy a műholdak körülbelül hol helyezkednek el a föld felett.
Az egyes műholdak ismert helyzetével, valamint a műholdak és az Ön pozíciója közötti mért távolsággal a GPS-vevő képes kiszámítani a hozzávetőleges helyét azáltal, hogy meghatározza, hogy a három gömb metszéspontja hol kerül össze a Föld felületén.
Ezután a vevő megjeleníti ezt a helyet a térképen.
Három műhold durva helyet biztosít, a GPS-vevőknek pedig egy negyedik jelre van szükségük egy másik GPS-műholdastól az aktuális magasságának meghatározásához A föld felszínét egy másik matematikai alapelvvel, a háromrétegzésnek hívják.
Hogyan működik a telefon GPS-érzékelője
A legtöbb modern okostelefon ma GPS-vevő chippel van felszerelve. Ez a chip képes a GPS műholdaktól származó rádiójelek fogadására.
A telefon órája nem atomi óra, tehát ideje nincs szinkronizálva a pályán lévő műholdak atomóráival. Ez azonban nem számít, ha a hely kiszámításához a műholdak jeleit használjuk.
Ennek oka az, hogy a telefon GPS-vevője a műholdaktól kapott adatokra, valamint a Föld feletti ismert műholdas helyek adatbázisára összpontosít. Mivel az összes műholdnak van atomórája, az egyes műholdak pillanatnyi ideje pontosan megegyezik az adott pillanatban.
Mindazonáltal, a műholdatól való távolság és a rádiójelek utazása miatt a fénysebességnél az egyes fogadott időbélyegzők közötti különbségek feltárják a telefon és az egyes műholdak közötti távolságot.
Így működik ez a GPS-folyamat:
Ez azt mondja a GPS-vevőnek 1 másodpercbe telt, amíg a rádiójelet az 1. műholdasól elérte, 2 másodpercig a 2. műholdasól és 3 másodpercet a 3. műholdasól.
A fénysebesség ismert állandója 299 792 458 méter másodpercenként.
Egyszerű matematika használatával a vevő kb n számítsa ki, hogy távolsága körülbelül 300 ezer méter az 1. műholdatól, 600 ezer méter a 2. műholdatól és 900 ezer méter a 3. műholdatól.
A GPS műholdas adatbázisból származó keresési táblázat segítségével a telefon GPS-vevője ismeri mindhárom műhold földrajzi hozzávetőleges jelenlegi helyzetét. , amely mindhárom hossz- és szélességi koordinátáját megadja.
Ezen információk alapján a telefon képes kiszámítani a a saját hosszúsági és szélességi koordinátáid értéket a Földön.
Az ismert koordinátáinak felhasználásával a GPS-vevő felhasználhatja a mért távolságot. között és egy negyedik műhold között, hogy meghatározzák, milyen magasságban van a Föld felett.
Mi a támogatott globális helymeghatározó rendszer?
Mielőtt az okostelefonok elkezdték volna integrálni a GPS-áramkört, az emberek általában kézi GPS-vevőket használnának, amelyek lemerültek az AA elemről. Vagy GPS-egységeket telepítenek olyan autókba, amelyek a telefon akkumulátorához kapcsolódtak.
Ennek oka az volt, hogy a rádiókommunikáció több energiát igényel. Ennek korlátozása az, hogy gyakran néhány percet kellett várnia, amíg a GPS-vevő elegendő GPS-műholdat „beragad” a pozíció kiszámításához.
Az okostelefon-gyártók megkerülték ezt az akkumulátor-korlátozást azáltal, hogy a meglévő technológiáját kombinálták. sejtes háromszögelés. Már jóval azelőtt, hogy a telefonok bekapcsolták a GPS-t, a mobiltelefon-tornyokból származó jeleket felhasználhatták az Ön helyzetének háromszögelésére, ugyanolyan háromszögelési időbélyeggel és távolságtechnikával, mint a GPS-műholdak esetében.
Sajnos, mert a mobiltelefon A tornyok földszinten vannak, ez a navigációs számítás sokkal kevésbé pontos. Tehát az okostelefon GPS-szoftvere először a cellajel háromszögelését használja a hozzávetőleges helyzet meghatározásához, majd frissíti ezt a helyet, amint a műholdas GPS-adatok készen állnak.
Ez lehetővé teszi a modern okostelefonok számára, hogy az akkumulátor energiáját csak a GPS-adatok felhasználásával tárolják. ezekre a helyfrissítésekre szükség van. Ez az oka annak, hogy gyakran megnézheti a helyét a Google Maps alkalmazásban időnként új helyre ugorhat át, ha pontosabb adatok állnak rendelkezésre.