Amikor legutóbb telefonját használta arra, hogy a Google Térkép pontosan meghatározza az Ön helyét^{(Google Maps pinpoint your exact location)} a térképen, megállt-e valaha is, és azon töprengett, hogyan működik ilyen pontosan a GPS ?

A Global Positioning System ( GPS ) rendszert valójában az Egyesült Államok Védelmi Minisztériuma indította el 1973 ^{(U.S. Department)}-^(Defense) ban ( NAVSTAR néven ). 1993-ra 24 GPS - műhold keringett a Föld körül, és sugárzott pálya- és helyzetadatokat, amelyeket a katonaság navigációs és egyéb katonai célokra használhatott fel. Ma e cikk írása szerint 28 van.

Az 1980-as években a GPS - műholdakról továbbított adatok megnyíltak a nagyközönség előtt, ami egy teljes piacot nyitott meg a mai  GPS -navigációs eszközök széles választéka előtt.^(GPS)

A cikk írásakor Oroszország^(Russia) , Kína^(China) , Európa^(Europe) és India rendelkezik saját aktív GPS - rendszerrel. Japán^(Japan) saját GPS -rendszert fejleszt, amely a tervek szerint 2023-ban áll majd üzembe.

Hogyan működik a GPS?^{(How Does GPS Work?)}

Míg a GPS -en alapuló műholdas technológia nagyon fejlett, a rendszer működése lenyűgözően egyszerű.

Minden egyes GPS - navigációs rendszernek három összetevője van.

• Műholdak^(Satellites) : A GPS -műholdak a Föld^(Earth) körül keringenek , és továbbítják aktuális idejüket és pályapozíciójukat a bolygó saját oldalán lévő összes GPS -vevőnek.^(GPS)
• Vezérlési központ^{(Command Center)} : A vezérlőközpont pályaadatokat, időkorrekciókat és más műholdak pályahelyzetét továbbítja a pályán lévő műholdakig.
• GPS-vevők^{(GPS Receivers)} : A Földön lévő ^(Earth)GPS -vevő a hatótávolságon belüli számú műhold keringési idejét veszi, és legalább négy GPS - műhold helyzete alapján kiszámítja saját pozícióját a Földön .^(Earth)

A GPS^(GPS) -vevők a háromszögelés néven ismert matematikai elvet alkalmazzák saját helyzetük kiszámításához. 

Hogyan működik a GPS háromszögelés?^{(How Does GPS Triangulation Work)}

A bolygó bármely pontjáról, ha GPS -vevőt tart a kezében (mint amilyen a telefonjában van), a GPS - vevő megkapja az időbélyegeket az egyes GPS - műholdak szinkronizált óráitól.

Az időbélyegek különbségei és a rádióhullámok állandó fénysebessége alapján a GPS - vevő képes meghatározni az Ön állása és az egyes műholdak közötti távolságot.

Ez biztosítja a GPS -vevő számára azoknak a gömböknek a sugarát, amelyek középpontjában a műholdak állnak, és az Ön helyzetét a gömb szélén.

Mivel minden műhold előre megjósolható pályán halad a Föld felett, a vevő az összes GPS -műhold aktuális ismert helyzetének tárolt almanachja segítségével meghatározhatja, hogy ezek a műholdak megközelítőleg hol helyezkednek el a Föld felett.

Az egyes műholdak ismert pozíciója, valamint a műholdak és az Ön pozíciója közötti mért távolság alapján a GPS -vevőkészülék képes kiszámítani az Ön hozzávetőleges helyzetét azáltal, hogy meghatározza, hol találkozik a három gömb metszéspontja a Föld^(Earth) felszínén .

A vevő ezután megjeleníti ezt a helyet a térképen.

Három műhold durva helymeghatározást biztosít, a GPS -vevőknek pedig egy másik ^(GPS)GPS -műholdtól érkező negyedik jelre van szükségük, hogy meghatározzák az aktuális magasságot a Föld felszínén egy másik matematikai elv, az úgynevezett trilateráció segítségével.

Hogyan működik a telefon GPS-érzékelője^{(How Your Phone GPS Sensor Works)}

A legtöbb modern okostelefon manapság GPS - vevő chippel van felszerelve. Ez a chip képes fogadni a GPS^(GPS) - műholdak rádiójeleit .

A telefon órája nem atomóra, így az ideje nincs szinkronizálva a keringő műholdak atomóráival. Ez azonban nem számít, amikor az adott műholdaktól érkező jelek alapján kell kiszámítani a helyet.

Ennek az az oka, hogy telefonja GPS -vevője a műholdaktól kapott adatokra, valamint a ^(GPS)Föld^(Earth) feletti ismert műholdhelyek adatbázisára fókuszál . Mivel minden műholdnak van atomórája, az aktuális idő minden műholdon pontosan ugyanaz minden pillanatban.

A műholdtól való távolság és a rádiójelek fénysebessége miatt azonban az egyes vett időbélyegek közötti különbségek megmutatják a telefon és az egyes műholdak közötti távolságot.

A GPS folyamat a következőképpen működik:

• Mind a négy műhold ugyanazt a pontos időbélyeget továbbítja telefonjára 17:12:14-kor.
• Telefonja 5:12:15-kor veszi ezt az időbélyeget az 1. műholdról.
• 5:12:16-kor veszi az időbélyeget a 2. műholdról.
• Végül 5:12:17-kor megkapja az időbélyeget a 3. műholdtól.

Ez közli a GPS -vevővel, hogy az 1. műholdról 1 másodpercig tartott, míg a 2. műholdtól 2 másodpercig, a 3. műholdtól pedig 3 másodpercig tartott.

A fénysebesség ismert állandója 299 792 458 méter másodpercenként.

A vevő egyszerű matematikai módszerrel ki tudja számítani, hogy távolsága az 1-es műholdtól nagyjából 300 ezer méter, a 2-es műholdtól 600 ezer méter, a 3-as műholdtól pedig 900 ezer méter.

A GPS^(GPS) -műhold-adatbázisból származó keresőtáblázat segítségével a telefon GPS - vevője ismeri mindhárom műhold hozzávetőleges jelenlegi helyét a Föld felett, amely mindhárom műhold hosszúsági és szélességi koordinátáit megadja. 

Ezen információk birtokában telefonja ki tudja számítani saját hosszúsági és szélességi koordinátáit^{(your own longitude and latitude coordinates)} a Földön.

Az Ön ismert koordinátáinak felhasználásával a GPS - vevő az önmaga és egy negyedik műhold között mért távolság alapján meghatározhatja, milyen magasságban van a Föld^(Earth) felett .

Mi az a támogatott globális helymeghatározó rendszer?^{(What Is An Assisted Global Positioning System?)}

Mielőtt az okostelefonok elkezdték volna integrálni a GPS -áramköröket, az emberek általában olyan kézi GPS -vevőket használtak, amelyek AA elemekkel működtek. Vagy GPS -eket szereltek fel az autókba, amelyek a telefon akkumulátorára kapcsolva működtek.

Ez azért volt, mert a rádiókommunikáció több energiát igényel. Ennek az a korlátja, hogy gyakran több percet kellett várnia, amíg a GPS -vevő elegendő GPS műholdra „rögzül” ahhoz, hogy kiszámítsa a pozícióját.

Az okostelefon-gyártók a meglévő cellás háromszögelési technológiát kombinálva megkerülték ezt az akkumulátor-korlátozást. Jóval^(Long) azelőtt, hogy a telefonok GPS -kompatibilisek lettek volna, a mobiltelefon-tornyokból érkező jeleket felhasználva háromszögezték az Ön pozícióját, ugyanazt a háromszögelési időbélyeget és távolságtechnológiát használva, mint a GPS - műholdak esetében. 

Sajnos, mivel a mobiltelefon-tornyok a talajszinten vannak, ez a navigációs számítás sokkal kevésbé pontos. Tehát az okostelefon GPS -szoftvere először cellajel háromszögelést használ az Ön hozzávetőleges pozíciójának meghatározásához, majd frissíti a pozíciót, amint készen állnak a műholdas GPS -adatok.^(GPS)

Ez lehetővé teszi a modern okostelefonok számára, hogy lefoglalják az akkumulátort azáltal, hogy csak akkor használják a GPS -adatokat, amikor ezekre a helyfrissítésekre van szükség. Ez az oka annak, hogy gyakran láthatja tartózkodási helyét^{(see your location)} a Google Térképen^{(Google Maps)} időnként egy új helyre ugrik, amikor pontosabb adatok állnak rendelkezésre.

HDG Explains : How Does GPS Work?

The last time you used your phоne to have Google Maps pinpoint your exact location on a map, did you ever stop and wonder how does GPS work so accurately?

The Global Positioning System (GPS) system was actually launched by the U.S. Department of Defense in 1973 (known as NAVSTAR). By 1993, there were 24 GPS satellites orbiting the Earth and broadcasting orbital and positional data that the military could use for navigational and other military purposes. Today, as of this writing, there are 28.

In the 1980s, data transmitted from GPS satellites were opened up to the public, which opened up an entire market for the wide assortment of GPS navigation devices we have today. 

As of the writing of this article, Russia, China, Europe, and India all have their own active GPS systems. Japan is developing its own GPS system slated to be operational in 2023.

How Does GPS Work?

While the satellite technology GPS is based on is very advanced, the way the system operates is impressively simple.

There are three components to any individual GPS navigational system.

• Satellites: GPS satellites orbit the Earth and transmit their current time and orbital position to all GPS receivers on their side of the planet.
• Command Center: The command center transmits orbital data, time corrections, and the orbital position of other satellites up to the satellites in orbit.
• GPS Receivers: A GPS receiver on Earth receives orbital times from as many satellites within range, and calculates its own position on Earth based on the positions of at least four GPS satellites.

GPS receivers utilize a mathematical principle known as triangulation to calculate its own location. 

How Does GPS Triangulation Work

From any point on the planet, if you’re holding a GPS receiver (like the one in your phone), a GPS receiver receives time stamps from the synchronized clocks on each of the GPS satellites overhead.

Using the differences in timestamps, and the constant speed of light at which radio waves travel, the GPS receiver can determine the distance between where you’re standing to each satellite.

This provides the GPS receiver with the radius of the spheres with the satellites at the center, and your location at the edge of the sphere.

Since each satellite travels in a predictable orbit over the earth, the receiver can use a stored almanac of the current known position of all GPS satellites to determine where, approximately, those satellites are currently located over the earth.

With the known position of each satellite, and the measured distance between those satellites and your position, your GPS receive is able to calculate your approximate location by determining where the intersection of those three spheres come together on the surface of the Earth.

The receiver then displays that location to you on a map.

Three satellites provide a rough location, and GPS receivers require a fourth signal from another GPS satellite to determine your current altitude on the Earth’s surface using another mathematical principle known as trilateration.

How Your Phone GPS Sensor Works

Most modern smartphones today come equipped with a GPS receiver chip. This chip can receive the radio signals from GPS satellites.

Your phone’s clock is not an atomic clock, so its time isn’t synced with the atomic clocks of the satellites in orbit. However, this doesn’t matter when it comes to calculating location using signals from those satellites.

This is because your phone’s GPS receiver is focusing on the data it receives from the satellites, and a database of known satellite locations over the Earth. Since all of the satellites do have an atomic clock, the current time on each satellite is exactly the same at any given moment.

However, due to distance from the satellite, and the fact that the radio signals travel at the speed of light, the differences between each received timestamp reveals the distance between your phone and each of the satellites.

Here’s how this GPS process works:

• All four satellites transmit the same exact timestamp to your phone at 5:12:14 PM.
• Your phone receives that timestamp at 5:12:15 from satellite 1.
• It receives the timestamp at 5:12:16 from satellite 2.
• Finally, at 5:12:17, it receives the timestamp from satellite 3.

This tells your GPS receiver that it took 1 second for the radio signal to reach it from satellite 1, 2 seconds from satellite 2, and 3 seconds from satellite 3.

The speed of light is a known constant of 299,792,458 meters per second.

Using simple math, the receiver can calculate that its distance is roughly 300 thousand meters from satellite 1, 600 thousand meters from satellite 2, and 900 thousand meters from satellite 3.

Using a lookup table from a GPS satellite database, your phone’s GPS receiver knows the approximate current location over the earth of all three satellites, which provides longitude and latitude coordinates of all three. 

With that information, your phone is able to calculate your own longitude and latitude coordinates on the Earth.

Using your known coordinates, your GPS receiver can then use the distance measured between itself and a fourth satellite to determine what altitude above the Earth you’re located.

What Is An Assisted Global Positioning System?

Before smartphones started integrating GPS circuitry, people typically would use handheld GPS receivers that ran off AA batteries. Or they would install GPS units in cars, which ran connected to the phone’s battery.

This was because radio communication requires more power. The limitation of this is that you often had to wait several minutes for your GPS receiver to “lock onto” enough GPS satellites to calculate your position.

Smartphone manufacturers got around this battery limitation by combining its existing technology of cellular triangulation. Long before phones were GPS enabled, they could use signals coming from cellphone towers to triangulate your position, using the same sort of triangulation timestamp and distance technology as with GPS satellites. 

Unfortunately, because cell phone towers are at ground level, this navigational calculation is far less accurate. So your smartphone GPS software will first use cell signal triangulation to determine your approximate position, and then update that position once satellite GPS data is ready.

This allows modern smartphones to reserve battery power by only using GPS data when those location updates are required. This is why you may often see your location on Google Maps occasionally jump to a new location when more accurate data is available.

Related posts

• A HDG elmagyarázza: Hogyan működik a 3D nyomtatás?

• A HDG elmagyarázza: Mi az a CAPTCHA és hogyan működik?

• HDG elmagyarázza: Hogyan működik a kiterjesztett valóság?

• A HDG elmagyarázza: Mi az SFTP és FTP?

• A HDG elmagyarázza: Mi az a számítógépes szerver?

• A HDG elmagyarázza: Mi az Ethernet és jobb, mint a Wifi?

• A HDG elmagyarázza: Mi az a repülőgép üzemmód az okostelefonon vagy táblagépen?

• 4 helyzet, amikor az élő helymegosztás életet menthet

• Választási hackelés 101: Biztonságos az elektronikus szavazás?

• 5 ingyenes program a merevlemez teljes törléséhez

• A Windows.old mappa törlése a Windows 7/8/10 rendszerben

• A HDG elmagyarázza: Mi az a Chromebook fejlesztői mód és mire használható?

• Végső hibaelhárítási útmutató a Windows 7 függő problémákhoz

• A HDG elmagyarázza: Mi az a GPU?

• A HDG elmagyarázza: Mi az a Bluetooth és mire használják leggyakrabban?

• Hogyan távolítsuk el a Shortcut Virus-t USB-ről CMD segítségével

• A HDG elmagyarázza: Mi a számítógépes port és mire használják?

• Hogyan lehet megmondani, hogy mi az igaz vagy hamis az interneten

• A HDG elmagyarázza: Mi az API?

• A HDG elmagyarázza: Mi az a metaadat, és hogyan használják őket?