Πώς λειτουργεί το GPS πραγματικά
Ζούμε ήδη στο μέλλον. Έχουμε συσκευές χειρός που χρησιμοποιούν δορυφόρους για να εντοπίζουν τις ακριβείς θέσεις μας σχεδόν οπουδήποτε στον πλανήτη. Αλλά έχετε αναρωτηθεί ποτέ πώς λειτουργεί το GPS?
Οι συσκευές GPS δεν επικοινωνούν με τους δορυφόρους και δεν τους διαβιβάζουν πληροφορίες. Λαμβάνουν μόνο δεδομένα από δορυφόρους - δεδομένα που διαβιβάζονται πάντα. Ωστόσο, το GPS δεν είναι ο μόνος τρόπος με τον οποίο οι συσκευές μπορούν να καθορίσουν την τοποθεσία σας.
Image Credit: NASA
Από τους Δορυφόρους μέχρι το Palm του Χεριού σας
Το παγκόσμιο σύστημα εντοπισμού θέσεων δημιουργήθηκε αρχικά από το Ηνωμένο Κράτος για στρατιωτική χρήση, αλλά τελικά ανοίχθηκε για χρήση από τον πολίτη. Τουλάχιστον 24 δορυφόροι GPS βρίσκονται πάντα σε τροχιά γύρω από τη Γη και μεταδίδουν συνεχώς δεδομένα.
Οι δορυφόροι είναι διατεταγμένοι σε τροχιά έτσι ώστε τέσσερις δορυφόροι να είναι ορατοί στον ουρανό από οποιοδήποτε σημείο της Γης. (Δεν μπορείτε πραγματικά να τα δείτε, αλλά υπάρχει μια απευθείας διαδρομή για τις ραδιοφωνικές μεταδόσεις.) Αυτό σημαίνει ότι το GPS δεν θα λειτουργήσει αν τα σήματα μπλοκαριστούν - θα θελήσετε μια αρκετά άμεση διαδρομή ανάμεσα σε εσάς και τον ουρανό. Σε ένα υπόγειο bunker ή σε μια σπηλιά κάτω από ένα βουνό, δεν θα λειτουργήσει.
Οι δορυφόροι GPS μεταδίδουν συνεχώς ραδιοσήματα προς τη Γη. Κάθε μετάδοση περιλαμβάνει τη θέση του δορυφόρου GPS και την ώρα αποστολής του σήματος. Κάθε δορυφόρος έχει ένα ατομικό ρολόι στο πλοίο, οπότε ο χρόνος είναι πολύ ακριβής.
Image Credit: Cliff στο Flickr
Πώς GPS καθορίζει την τοποθεσία σας
Μια συσκευή με ενσωματωμένο GPS - είτε πρόκειται για ειδική συσκευή πλοήγησης GPS είτε για smartphone - λειτουργεί μόνο ως δέκτης GPS. Μια συσκευή με GPS δεν είναι στην πραγματικότητα "επαφή" τους δορυφόρους για να καθορίσει τη θέση της. Αντ 'αυτού, ακούει μόνο για τα ραδιοσήματα που μεταδίδονται από αυτούς τους δορυφόρους όλη την ώρα.
Ένας δέκτης GPS "ακούει" για σήματα από τέσσερις ή περισσότερους δορυφόρους. Τα σήματα από τους κοντινότερους δορυφόρους θα φτάσουν νωρίτερα, ενώ τα σήματα από τους μακρύτερους δορυφόρους θα φτάσουν αργότερα. (Η πραγματική χρονική διαφορά είναι πολύ μικρή, αλλά μπορεί να ανιχνευθεί από το δέκτη GPS.) Συγκρίνοντας τον χρόνο μετάδοσης του σήματος και τον χρόνο λήψης του σήματος, ο δέκτης μπορεί να υπολογίσει τη σχετική απόσταση από τους τέσσερις δορυφόρους. Χρησιμοποιώντας την τρισδιάστατη διαδικασία, ο δέκτης μπορεί να καθορίσει τη θέση του.
Η τριπλασιασμός μπορεί να ακούγεται λίγο περίπλοκη, αλλά είναι πραγματικά αρκετά απλή. Φανταστείτε αν κάποιος σας είπε ότι βρίσκεστε 500 μίλια από τη Νέα Υόρκη, 800 μίλια από το Μαϊάμι και 700 μίλια από την πόλη του Κάνσας. Με αυτές τις πληροφορίες, μπορείτε να προσδιορίσετε μια περιοχή που είναι η σωστή απόσταση από όλες αυτές τις πόλεις και να εκτιμήσετε την τρέχουσα τοποθεσία σας. Αν σας είπαμε την απόσταση σας από μια τέταρτη πόλη, θα μπορούσατε να εκτιμήσετε την τοποθεσία σας με μεγαλύτερη ακρίβεια. Αυτό είναι trilateration με λίγα λόγια, και αυτό είναι ό, τι δέκτες GPS κάνουν κάθε φορά που τα χρησιμοποιείτε.
Πιστοποίηση εικόνας: Alpha στο Flickr
Εναλλακτικές λύσεις στο GPS
Το GPS δεν είναι ο μόνος τρόπος με τον οποίο οι συσκευές μπορούν να εκτιμήσουν την τρέχουσα τοποθεσία σας. Η υπηρεσία 911 χρησιμοποιεί πληροφορίες δύναμης πύργου κυψελών για να τριγωνίσει τη θέση των κινητών τηλεφώνων. Αυτό λειτουργεί με παρόμοιο τρόπο - με τη μέτρηση των διαφορών ισχύος σήματος μεταξύ πύργων πολλαπλών κυψελών, η συσκευή σας μπορεί να εκτιμήσει την τρέχουσα θέση σας.
Ορισμένες συσκευές μπορούν επίσης να χρησιμοποιήσουν ένα σύστημα εντοπισμού θέσης Wi-Fi (WPS) για να καθορίσουν την τρέχουσα θέση τους. Τα φορτηγά προβολής δρόμου της Google κινούνται γύρω, καταγράφοντας τα ονόματα των κοντινών σημείων πρόσβασης και τις σχετικές δυνάμεις τους σε ορισμένες τοποθεσίες. Το smartphone σας σαρώνει για κοντινά ασύρματα δίκτυα και στη συνέχεια στέλνει μια λίστα με τα ονόματα και τα ισχυρά σήματα τους στους διακομιστές της Google. Η Google χρησιμοποιεί τη βάση δεδομένων και τις εκτιμήσεις όπου βρίσκεστε. (Η Google δεν είναι ο μόνος πάροχος δεδομένων συστήματος εντοπισμού Wi-Fi, αλλά είναι αυτός που οι περισσότεροι θα είναι εξοικειωμένοι με αυτό.) Αυτό μπορεί να είναι ιδιαίτερα βολικό σε εσωτερικές τοποθεσίες Τα σήματα GPS δεν μπορούν να φτάσουν.
Το σύστημα GPS δεν είναι το μόνο δίκτυο δορυφόρων που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τοποθέτηση. Η Ρωσία έχει το δικό της σύστημα GLONASS και η Κίνα έχει BDS. Η Ευρώπη εργάζεται επίσης για τη δική της εναλλακτική λύση στο GPS, γνωστό ως Galileo. Το GPS θα μπορούσε να τερματιστεί ή να περιοριστεί σε περιόδους πολέμου ή συγκρούσεων, επομένως τα έθνη θέλουν οι δικοί τους δορυφόροι να είναι αυτάρκεις.
Image Credit: Richard Smith στο Flickr
Το GPS από μόνο του δεν αποτελεί πρόβλημα προστασίας της ιδιωτικής ζωής - για παράδειγμα, αν έχετε μια παλιά μονάδα GPS για το αυτοκίνητό σας, είναι πιθανό ότι δεν είναι ικανή να μεταδώσει τη θέση σας. Ωστόσο, το GPS μπορεί να είναι ένα ζήτημα προστασίας της ιδιωτικής ζωής σε συνδυασμό με την τεχνολογία μετάδοσης. Οι συσκευές παρακολούθησης GPS δεν χρησιμοποιούν μόνο δέκτες GPS - αποθηκεύουν τα δεδομένα GPS για μεταγενέστερη ανάκτηση ή μετάδοση δεδομένων GPS.
