איך GPS למעשה עובד

אנחנו כבר חיים בעתיד. יש לנו מכשירי כף יד המשתמשים בלוויינים 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.

אשראי תמונה: נאס"א

מלוויינים אל כף ידך

מערכת המיצוב העולמית נוצרה במקור על ידי המדינה המאוחדת 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.) פירוש הדבר 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.

לווייני 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.

אשראי תמונה: צוק על Flickr

כיצד GPS קובע את המיקום שלך

מכשיר עם GPS מובנה - בין אם זה ייעודי ברכב GPS ניווט יחידה או טלפון חכם - רק מעשים כמקלט GPS. מכשיר עם GPS אינו למעשה "יצירת קשר" לוויינים כדי לקבוע את מיקומו. במקום זאת, הוא רק מקשיב לאותות הרדיו שמשודרים כל הזמן מהלוויינים האלה.

מקלט GPS "מאזין" עבור אותות 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. תאר לעצמך 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 סיפרנו לך את המרחק שלך מעיר רביעית, תוכל להעריך את המיקום שלך ביתר דיוק. זה trilateration בקצור נמרץ, וזה מה מקלטי GPS עושים בכל פעם שאתה משתמש בהם.

קרדיט תמונה: אלפא על Flickr

חלופות ל- GPS

GPS אינו הדרך היחידה שבה התקנים יכולים לאמוד 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 היחודיות 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 נתוני מערכת מיקום מבוססי Wi-Fi, אך היא זו שרוב האנשים יכירו). זה יכול להיות נוח במיוחד במיקומים פנימיים, אותות GPS אינם יכולים להגיע.

מערכת ה- GPS היא לא רק רשת של לוויינים שניתן להשתמש בהם עבור מיצוב, או. 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.

קרדיט תמונה: ריצ 'רד סמית' על פליקר

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 להעביר את נתוני ה- GPS.