Как действително работи GPS

Вече живеем в бъдеще. Разполагаме с преносими устройства, които използват сателити, за да определят точно нашите местоположения почти навсякъде по планетата. Но някога сте се чудили как работи GPS?

GPS устройствата всъщност не се свързват със сателити и не предават информация към тях. Те получават само данни от сателити - данни, които се предават винаги. GPS обаче не е единственият начин устройствата да определят местоположението ви.

Кредит за изображения: НАСА

От сателити до дланта на ръката ви

Системата за глобално позициониране беше първоначално създадена от Съединените щати за военна употреба, но в крайна сметка беше отворена за граждански цели. Най-малко 24 GPS сателита са винаги в орбита около Земята и те постоянно предават данни.

Сателитите са подредени в орбита така, че четири сателита са видими в небето от всяка точка на Земята. (Всъщност не можете да ги видите, но има директен път за радиопредавания.) Това означава, че GPS няма да работи, ако сигналите са блокирани - вие ще искате доста директен път между вас и небето. В подземен бункер или в пещера под планина, няма да работи.

GPS сателитите непрекъснато предават радиосигнали към Земята. Всяко предаване включва местоположението на GPS сателита и времето на изпращане на сигнала. Всеки сателит разполага с атомен часовник на борда, така че времето е много прецизно.

Кредит за изображения: Клиф на Flickr

Как GPS определя местоположението ви

Устройство с вграден GPS - независимо дали е предназначен за GPS навигация в автомобила или смартфон - действа само като GPS приемник. Устройство с GPS всъщност не се свързва със сателити, за да определи местоположението му. Вместо това, това е просто слушане на радио сигнали, които се излъчват от тези спътници през цялото време.

GPS приемник “слуша” за сигнали от четири или повече спътника. Сигнали от по-близките сателити ще пристигнат по-рано, а сигналите от по-далечните сателити ще пристигнат по-късно. (Действителната времева разлика е много малка, но може да бъде открита от GPS приемника.) Сравнявайки времето на излъчване на сигнала и времето, когато сигналът е пристигнал, приемникът може да прецени относителното си разстояние от всички четири спътника. Използвайки трилатерация, приемникът може да определи местоположението си.

Trilateration може да звучи малко сложно, но всъщност е доста просто. Представете си, че някой ви е казал, че сте на 500 мили от Ню Йорк, на 800 мили от Маями и на 700 мили от Канзас Сити. С тази информация можете да определите регион, който е правилното разстояние от всички тези градове и да оцените текущото си местоположение. Ако ви казахме вашето разстояние от четвърти град, бихте могли да оцените местоположението си още по-точно. Това е трилатерация накратко и това е, което GPS приемниците правят, когато ги използвате.

Кредит за изображение: Алфа на Flickr

Алтернативи на GPS

GPS не е единственият начин, по който устройствата могат да преценят текущото ви местоположение. Услугата 911 използва информация за силата на клетъчната кула, за да триангулира позицията на мобилните телефони. Това работи по подобен начин - чрез измерване на разликите в силата на сигнала между няколко клетъчни кули, вашето устройство може да прецени текущото ви местоположение.

Някои устройства могат също да използват Wi-Fi система за позициониране (WPS), за да определят текущото им местоположение. Камионите на Google за разглеждане на улици се движат наоколо, улавяйки имената на близките точки за достъп и техните относителни предимства на определени места. Вашият смартфон сканира за близките безжични мрежи, след което изпраща списък с техните имена и силни сигнали на сървърите на Google. Google използва тяхната база данни и оценява къде се намирате. (Google не е единственият доставчик на данни за системата за позициониране, базирани на Wi-Fi, но повечето хора ще са запознати с тях.) Това може да е особено удобно за локални местоположения..

GPS системата не е единствената мрежа от спътници, която може да се използва и за позициониране. Русия има своя собствена система ГЛОНАСС и Китай има БДС. Европа работи и по собствена алтернатива на GPS, известна като Галилео. GPS може да бъде изключен или ограничен по време на война или конфликт, така че държавите искат собствените им спътници да са самостоятелни.

Снимка кредит: Ричард Смит на Flickr

Самият GPS не представлява проблем за поверителност - например, ако имате стар GPS устройство за колата си, то вероятно не е в състояние да предаде местоположението ви. Въпреки това, GPS може да бъде проблем за неприкосновеността на личния живот, когато се комбинира с предаващата технология. GPS устройствата за проследяване не използват само GPS приемници - те съхраняват GPS данните за по-късно изтегляне или предаване на GPS данни.