איך GPS למעשה עובד

אנחנו כבר חיים בעתיד.יש לנו מכשירי כף יד המשתמשים בוויינים כדי לאתר את המיקומים המדויקים שלנו כמעט בכל מקום על פני כדור הארץ.אבל האם תהית אי פעם איך GPS עובד?

מכשירי GPS לא ממש ליצור קשר עם לוויינים ולהעביר להם מידע.הם מקבלים רק נתונים מלוויינים - נתונים המועברים תמיד.עם זאת, ה- GPS אינו הדרך היחידה שבה התקנים יכולים לקבוע את המיקום שלך.

צילום: NASA

מלוויינים אל כף ידך

מערכת המיקום העולמית נוצרה במקור על ידי ארצות הברית לשימוש צבאי, אך בסופו של דבר נפתחה לשימוש אזרחי.לפחות 24 לווייני GPS נמצאים תמיד במסלול סביב כדור הארץ, והם משדרים כל הזמן נתונים.

הלוויינים מסודרים במסלול, כך שארבעה לוויינים נראים בשמים מכל נקודה על פני כדור הארץ.(אתה לא ממש יכול לראות אותם, אבל יש נתיב ישיר עבור שידורי רדיו.) משמעות הדבר היא כי GPS לא יעבוד אם האותות נחסמים - אתה רוצה נתיב ישיר למדי בינך לבין השמים.בבונקר תת קרקעי או במערה מתחת להר, זה לא יעבוד.

לוויינים GPS משדרים ללא הרף אותות רדיו לעבר כדור הארץ.כל שידור כולל את המיקום של הלוויין GPS ואת הזמן את האות נשלח.כל לוויין יש שעון אטומי המשולב, כך שהזמן הוא מדויק מאוד.

תמונה: צוק על Flickr

כיצד GPS קובע את המיקום שלך

מכשיר עם GPS מובנה - בין אם זה ייעודי ברכב ניווט GPS לרכב או טלפון חכם - רק משמש מקלט GPS.מכשיר עם GPS אינו למעשה "יצירת קשר" לוויינים כדי לקבוע את מיקומו.במקום זאת, הוא רק מקשיב לאותות הרדיו שמשודרים כל הזמן מלוויינים אלה.

מקלט GPS "מקשיב" לאותות מארבע או יותר לוויינים.אותות מן הלוויינים הקרובים יגיעו מוקדם יותר, בעוד אותות מן הלוויינים הרחוקים יותר יגיעו מאוחר יותר.(הפרש הזמן בפועל הוא קטן מאוד, אבל יכול להיות מזוהה על ידי מקלט GPS.) על ידי השוואת זמן שידור האות ואת הזמן הגיע האות, המקלט יכול להעריך את המרחק היחסי שלו מכל ארבעת לוויינים.באמצעות trilateration, המקלט יכול לקבוע את מיקומו.

Trilateration אולי נשמע קצת מסובך, אבל זה בעצם די פשוט.תארו לעצמכם אם מישהו אמר לך שאתה נמצא 500 ק"מ מניו יורק, 800 קילומטרים ממיאמי, ו 700 קילומטרים מקנזס סיטי.בעזרת מידע זה, תוכל לקבוע אזור שהוא המרחק הנכון מכל הערים האלה ולהעריך את המיקום הנוכחי שלך.אם אמרנו לכם את המרחק שלכם מעיר רביעית, תוכלו להעריך את המיקום שלכם ביתר דיוק.זה trilateration בקצור נמרץ, וזה מה מקלטי GPS עושים בכל פעם שאתה משתמש בהם.

תמונה אשראי: אלפא על Flickr

חלופות GPS

GPS היא לא הדרך היחידה התקנים יכולים להעריך את המיקום הנוכחי שלך.שירות 911 משתמש תא מגדל מידע כוח כדי לשולש את המיקום של טלפונים ניידים.זה עובד בצורה דומה - על ידי מדידת ההבדלים עוצמת האות בין מגדלי תאים מרובים, המכשיר יכול להעריך את המיקום הנוכחי שלך.

התקנים מסוימים יכולים גם להשתמש במערכת מיקום מבוססת Wi-Fi( WPS) כדי לקבוע את המיקום הנוכחי שלהם.משאיות התצוגה של Google מסתובבות ברחוב, לוכדות את שמות נקודות הגישה הסמוכות ואת נקודות החוזק היחידות שלהן במקומות מסוימים.הסמארטפון שלך סורק ברשתות אלחוטיות סמוכות, ולאחר מכן שולח רשימה של שמותיהם ועוצמת האות שלהם לשרתים של Google. Google משתמשת במאגר הנתונים שלהם ומעריכה היכן אתה נמצא.(Google אינה הספקית היחידה של נתונים מבוססי Wi-Fi מבוססי מערכת, אבל זה אחד שרוב האנשים יכירו.) זה יכול להיות נוח במיוחד במקומות מקורה GPS אותות לא יכול להגיע.

מערכת ה - GPS אינה רשת הלוויינים היחידה שניתן להשתמש בה למיקום.לרוסיה יש מערכת GLONASS משלה ולסין יש BDS.אירופה פועלת גם על חלופה משלה ל- GPS, הידועה בשם גלילאו.GPS יכול להיות נסגר או מוגבל בזמן מלחמה או סכסוך, כך מדינות רוצה לוויינים שלהם להיות עצמאי.

תמונה אשראי: ריצ 'רד סמית' ב Flickr

GPS כשלעצמו אינו חשש לפרטיות - לדוגמה, אם יש לך יחידת GPS ישנה עבור המכונית שלך, סביר להניח שהיא אינה מסוגלת לשדר את המיקום שלך.עם זאת, GPS יכול להיות דאגה הפרטיות בשילוב עם טכנולוגיית שידור.מכשירי מעקב GPS לא רק להשתמש מקלטי GPS - הם לאחסן את נתוני ה- GPS לאחזור מאוחר יותר או לשדר את נתוני ה- GPS.