28Aug
Vi lever redan i framtiden. Vi har handhållna enheter som använder satelliter för att hitta våra exakta platser nästan överallt på planeten. Men har du någonsin undrat hur GPS fungerar?
GPS-enheter kontaktar inte faktiskt satelliter och överför information till dem. De mottar bara data från satelliter - data som alltid överförs. GPS är dock inte det enda sättet enheter kan bestämma din plats.
Bildkrediter: NASA
Från satelliter till handflatan
Det globala positioneringssystemet skapades ursprungligen av Förenta staten för militär användning, men öppnades till sist för civil användning. Minst 24 GPS-satelliter är alltid i omlopp runt jorden, och de sänder ständigt data.
Satelliterna är ordnade i omlopp så att fyra satelliter är synliga i himlen från vilken punkt som helst på jorden.(Du kan inte se dem, men det finns en direkt väg för radiosändningarna.) Det betyder att GPS inte fungerar om signalerna blockeras - du vill ha en ganska direkt väg mellan dig och himlen. I en underjordisk bunker eller i en grotta under ett berg kommer det inte att fungera.
GPS-satelliter överför ständigt radiosignaler mot jorden. Varje överföring inkluderar platsen för GPS-satelliten och tiden då signalen skickades. Varje satellit har en atomur ombord, så tiden är väldigt exakt.
Bildkrediter: Cliff on Flickr
Hur GPS bestämmer din plats
En enhet med inbyggd GPS - oavsett om det är en dedikerad GPS-navigeringsenhet eller en smartphone - fungerar bara som GPS-mottagare. En enhet med GPS är faktiskt inte "kontaktar" satelliter för att bestämma dess plats. Istället lyssnar det bara på radiosignaler som sänds från dessa satelliter hela tiden.
En GPS-mottagare "lyssnar" för signaler från fyra eller flera satelliter. Signaler från närmare satelliter kommer fram tidigare, medan signaler från de längre satelliterna kommer senare.(Den faktiska tidsskillnaden är väldigt liten men kan detekteras av GPS-mottagaren.) Genom att jämföra tiden som signalen sändes och tiden då signalen kom fram kan mottagaren uppskatta sitt relativa avstånd från alla fyra satelliterna. Med hjälp av trilateration kan mottagaren sedan bestämma sin plats.
Trilateration kan låta lite komplicerat, men det är faktiskt ganska enkelt. Tänk om någon sa att du var 500 miles från New York, 800 miles från Miami och 700 miles från Kansas City. Med den här informationen kan du bestämma en region som är det rätta avståndet från alla dessa städer och uppskatta din nuvarande plats. Om vi berättade ditt avstånd från en fjärde stad kan du beräkna din plats ännu mer exakt. Det är trilateration i ett nötskal, och det är vad GPS-mottagare gör när du använder dem.
Image Credit: Alpha på Flickr
Alternativ till GPS
GPS är inte det enda sättet enheter kan beräkna din nuvarande plats.911-tjänsten använder information om celltornets styrka för att triangulera positionen för mobiltelefoner. Detta fungerar på ett liknande sätt - genom att mäta skillnaderna i signalstyrkan mellan flera celltorn, kan din enhet uppskatta din nuvarande plats.
Vissa enheter kan också använda ett Wi-Fi-baserat positionsbestämningssystem( WPS) för att bestämma deras nuvarande position. Googles gatuvyer lastar runt, tar upp namnen på närliggande åtkomstpunkter och deras relativa styrkor på vissa platser. Din smartphone söker efter närliggande trådlösa nätverk och skickar sedan en lista över namn och signalstyrkor till Googles servrar. Google använder sin databas och uppskattar var du är.(Google är inte den enda leverantören av Wi-Fi-baserade positionsdata, men det är det som de flesta kommer att känna till.) Detta kan vara särskilt bekvämt inom inomhusplatser GPS-signaler kan inte nås.
GPS-systemet är inte det enda nätverket av satelliter som kan användas för positionering heller. Ryssland har sitt eget GLONASS-system och Kina har BDS.Europa arbetar också med sitt eget alternativ till GPS, som kallas Galileo. GPS kan stängas av eller begränsas i krigstid eller konflikt, så länder vill att deras egna satelliter ska vara självförsörjande.
Bildkrediter: Richard Smith på Flickr
GPS på egen hand är inte en integritetshändelse - till exempel om du har en gammal GPS-enhet för din bil, är det sannolikt inte möjligt att överföra din plats. GPS kan dock vara en integritetshändelse i kombination med överföringsteknik. GPS-spårningsenheter använder inte bara GPS-mottagare - de lagrar GPS-data för senare hämtning eller sänder GPS-data.