HDG erklärt, wie GPS funktioniert?

Wenn Sie Ihr Telefon das letzte Mal verwendet haben, um Google Maps Ihren genauen Standort auf einer Karte zu bestimmen, haben Sie jemals angehalten und sich gefragt, wie GPS so genau funktioniert?

Das GPS -System für Global Positioning System (GPS) wurde tatsächlich vom U gestartet.S. Verteidigungsministerium im Jahr 1973 (bekannt als Navstar). Bis 1993 gab es 24 GPS. Heute, zum jetzigen Schreiben, gibt es 28.

In den 1980er Jahren wurden Daten aus GPS -Satelliten für die Öffentlichkeit zugänglich. 

Da jeder Satellit in einer vorhersehbaren Umlaufbahn über der Erde reist, kann der Empfänger einen gespeicherten Almanach der aktuellen bekannten Position aller GPS -Satelliten verwenden, um festzustellen, wo ungefähr diese Satelliten derzeit über der Erde liegen.

Mit der bekannten Position jedes Satelliten und dem gemessenen Abstand zwischen diesen Satelliten und Ihrer Position kann Ihr GPS -Empfang Ihren ungefähren Ort berechnen, indem er feststellt.

Der Empfänger zeigt diesen Speicherort dann auf einer Karte an.

Drei Satelliten bieten einen groben Ort, und GPS -Empfänger benötigen ein viertes Signal eines anderen GPS -Satelliten, um Ihre Stromhöhe auf der Erdoberfläche unter Verwendung eines anderen mathematischen Prinzips zu bestimmen, das als Trilateration bekannt ist.

Wie Ihr Telefon -GPS -Sensor funktioniert

Die meisten modernen Smartphones sind heute mit einem GPS -Empfängerchip ausgestattet. Dieser Chip kann die Funksignale von GPS -Satelliten empfangen.

Die Uhr Ihres Telefons ist keine Atomuhr, daher ist seine Zeit nicht mit den Atomuhren der Satelliten in der Umlaufbahn synchronisiert. Dies spielt jedoch keine Rolle, wenn es darum geht, den Ort mit Signalen dieser Satelliten zu berechnen.

Dies liegt daran. Da alle Satelliten eine Atomuhr haben, ist die aktuelle Zeit an jedem Satellit zu jedem Zeitpunkt genau gleich.

Aufgrund der Entfernung vom Satelliten und der Tatsache, dass die Radiosignale mit Lichtgeschwindigkeit wandern.

So funktioniert dieser GPS -Prozess:

• Alle vier Satelliten übertragen den gleichen genauen Zeitstempel um 17:12:14 Uhr auf Ihr Telefon.
• Ihr Telefon erhält diesen Zeitstempel um 5:12:15 Uhr vom Satelliten 1.
• Es erhält den Zeitstempel um 5:12:16 von Satellite 2 um 5:12:16 Uhr.
• Schließlich erhält es um 5:12:17 den Zeitstempel von Satellite 3.

Dies teilt Ihrem GPS -Empfänger mit, dass es 1 Sekunde dauerte, bis das Funksignal von Satelliten 1, 2 Sekunden von Satellit 2 und 3 Sekunden vom Satellit 3 aus erreicht wurde.

Die Lichtgeschwindigkeit ist eine bekannte Konstante von 299.792.458 Metern pro Sekunde.

Mit einer einfachen Mathematik kann der Empfänger berechnen, dass seine Entfernung ungefähr 300.000 Meter von Satelliten 1, 600 Tausend Meter von Satellit 2 und 900 Tausend Meter von Satellit 3 entfernt liegt.

Mit einer Nachschlagetabelle aus einer GPS -Satellitendatenbank weiß der GPS -Empfänger Ihres Telefon. 

Mit diesen Informationen kann Ihr Telefon Ihre eigenen Längen- und Breitengradkoordinaten auf der Erde berechnen.

Mit Ihren bekannten Koordinaten kann Ihr GPS -Empfänger die zwischen sich selbst gemessene Entfernung und einen vierten Satelliten verwenden, um festzustellen, welche Höhe über der Erde, die Sie sich befinden.

Was ist ein unterstütztes globales Positionierungssystem?

Bevor Smartphones mit der Integration von GPS -Schaltkreisen begann, verwenden die Personen in der Regel Handheld -GPS -Empfänger, die AA -Batterien abgaben. Oder sie würden GPS -Einheiten in Autos installieren, die mit dem Akku des Telefons verbunden waren.

Dies lag daran, dass die Funkkommunikation mehr Strom erfordert. Die Einschränkung davon ist, dass Sie oft einige Minuten warten mussten, bis Ihr GPS -Empfänger genügend GPS -Satelliten „sperrt“, um Ihre Position zu berechnen.

Die Hersteller von Smartphones haben sich um diese Batteriebeschränkung umsetzt. Lange bevor die Telefone für GPS aktiviert waren, konnten sie Signale verwenden, die von Handy -Türmen stammen, um Ihre Position zu triangulieren, wobei die gleiche Art von Triangulationszeitstempel und Distanztechnologie wie bei GPS -Satelliten verwendet werden. 

Leider ist diese Navigationsberechnung, da Handy -Türme auf Bodenniveau sind, weitaus weniger genau. Daher verwendet Ihre Smartphone -GPS.

Auf diese Weise können moderne Smartphones die Stromversorgung reservieren, indem nur GPS -Daten verwendet werden, wenn diese Standortaktualisierungen erforderlich sind. Aus diesem Grund sehen Sie häufig Ihren Standort auf Google Maps gelegentlich zu einem neuen Ort, wenn genauere Daten verfügbar sind.