GPS ใช้งานได้จริงอย่างไร

เรามีชีวิตอยู่ต่อไปในอนาคต เรามีอุปกรณ์มือถือที่ใช้ดาวเทียมเพื่อระบุตำแหน่งที่แม่นยำของเราเกือบทุกที่ในโลก แต่คุณเคยสงสัยบ้างไหมว่า GPS ทำงานอย่างไร?

อุปกรณ์ GPS ไม่ได้ติดต่อกับดาวเทียมและส่งข้อมูลไปยังพวกเขา พวกเขารับข้อมูลจากดาวเทียมเท่านั้น - ข้อมูลที่ถูกส่งตลอดเวลา อย่างไรก็ตาม GPS ไม่ใช่วิธีเดียวที่อุปกรณ์สามารถระบุตำแหน่งของคุณได้.

เครดิตรูปภาพ: NASA

จากดาวเทียมสู่ฝ่ามือของคุณ

ระบบกำหนดตำแหน่งทั่วโลกถูกสร้างขึ้นโดยสหรัฐอเมริกาเพื่อการใช้งานทางทหาร แต่ในที่สุดก็เปิดขึ้นเพื่อการใช้งานพลเรือน ดาวเทียม GPS อย่างน้อย 24 ดวงอยู่ในวงโคจรรอบโลกเสมอและพวกเขากำลังออกอากาศข้อมูลอยู่ตลอดเวลา.

ดาวเทียมถูกจัดเรียงในวงโคจรเช่นที่สี่ดาวเทียมสามารถมองเห็นได้ในท้องฟ้าจากจุดใด ๆ บนโลก (คุณมองไม่เห็นจริง ๆ แต่มีเส้นทางตรงสำหรับการส่งสัญญาณวิทยุ) ซึ่งหมายความว่า GPS จะไม่ทำงานหากสัญญาณถูกปิดกั้น - คุณจะต้องการเส้นทางที่ค่อนข้างตรงระหว่างคุณและท้องฟ้า ในบังเกอร์ใต้ดินหรือในถ้ำใต้ภูเขามันจะไม่ทำงาน.

ดาวเทียม GPS กำลังส่งสัญญาณวิทยุไปยังโลกอย่างต่อเนื่อง การส่งแต่ละครั้งรวมถึงตำแหน่งของดาวเทียม GPS และเวลาที่ส่งสัญญาณ ดาวเทียมแต่ละดวงมีนาฬิกาอะตอมมินบอร์ดดังนั้นเวลาจึงแม่นยำมาก.

เครดิตภาพ: Cliff on Flickr

GPS กำหนดตำแหน่งของคุณอย่างไร

อุปกรณ์ที่มี GPS ในตัว - ไม่ว่าจะเป็นหน่วยนำทาง GPS ในรถยนต์หรือสมาร์ทโฟนโดยเฉพาะจะทำหน้าที่เป็นตัวรับสัญญาณ GPS เท่านั้น อุปกรณ์ที่มี GPS ไม่ใช่ดาวเทียม“ ติดต่อ” เพื่อระบุตำแหน่งของมัน แต่เป็นเพียงการฟังสัญญาณวิทยุที่กำลังออกอากาศจากดาวเทียมเหล่านี้ตลอดเวลา.

เครื่องรับสัญญาณ GPS“ รับฟัง” สำหรับสัญญาณจากดาวเทียมตั้งแต่สี่ดวงขึ้นไป สัญญาณจากดาวเทียมที่ใกล้จะมาถึงเร็วกว่านี้ในขณะที่สัญญาณจากดาวเทียมไกลออกไปจะมาถึงในภายหลัง (ความแตกต่างของเวลาจริงน้อยมาก แต่สามารถตรวจจับได้โดยเครื่องรับสัญญาณ GPS) โดยการเปรียบเทียบเวลาที่สัญญาณถูกออกอากาศและเวลาที่สัญญาณมาถึงเครื่องรับสามารถประเมินระยะทางสัมพัทธ์จากดาวเทียมทั้งสี่ เมื่อใช้ trilateration ผู้รับจะสามารถระบุตำแหน่งของมันได้.

Trilateration อาจฟังดูซับซ้อนเล็กน้อย แต่จริงๆแล้วมันค่อนข้างง่าย ลองนึกภาพถ้ามีคนบอกคุณว่าคุณอยู่ห่างจากนิวยอร์ก 500 ไมล์ 800 ไมล์จากไมอามีและ 700 ไมล์จากแคนซัสซิตี้ ด้วยข้อมูลนี้คุณสามารถกำหนดภูมิภาคที่เป็นระยะทางที่ถูกต้องจากเมืองเหล่านี้ทั้งหมดและประเมินตำแหน่งปัจจุบันของคุณ หากเราบอกระยะทางของคุณจากเมืองที่สี่คุณสามารถประมาณตำแหน่งของคุณได้แม่นยำยิ่งขึ้น สรุปว่าเป็น trilateration และเป็นสิ่งที่ตัวรับสัญญาณ GPS กำลังทำอยู่ทุกครั้งที่คุณใช้งาน.

เครดิตรูปภาพ: Alpha บน Flickr

ทางเลือกในการ GPS

GPS ไม่ใช่วิธีเดียวที่อุปกรณ์สามารถประเมินตำแหน่งปัจจุบันของคุณได้ บริการ 911 ใช้ข้อมูลความแข็งแกร่งของเสาสัญญาณโทรศัพท์เพื่อระบุตำแหน่งของโทรศัพท์มือถือ สิ่งนี้ทำงานในลักษณะที่คล้ายกัน - โดยการวัดความแตกต่างของความแรงของสัญญาณระหว่างเสาสัญญาณหลายเซลล์อุปกรณ์ของคุณสามารถประมาณตำแหน่งปัจจุบันของคุณได้.

อุปกรณ์บางอย่างยังสามารถใช้ระบบกำหนดตำแหน่งผ่าน Wi-Fi (WPS) เพื่อกำหนดตำแหน่งปัจจุบันของพวกเขา รถบรรทุกสตรีทวิวของ Google ขับรถไปรอบ ๆ จับชื่อของจุดเชื่อมต่อใกล้เคียงและจุดแข็งสัมพัทธ์ของพวกเขาในบางตำแหน่ง สมาร์ทโฟนของคุณสแกนหาเครือข่ายไร้สายใกล้เคียงจากนั้นส่งรายการชื่อและความแรงของสัญญาณไปยังเซิร์ฟเวอร์ของ Google Google ใช้ฐานข้อมูลและการประมาณว่าคุณอยู่ที่ไหน (Google ไม่ได้เป็นเพียงผู้ให้บริการข้อมูลระบบกำหนดตำแหน่งผ่าน Wi-Fi แต่เป็นสิ่งที่คนส่วนใหญ่จะคุ้นเคย) ซึ่งสามารถทำได้อย่างสะดวกสบายในสถานที่ในร่มสัญญาณ GPS ไม่สามารถเข้าถึงได้.

ระบบ GPS ไม่ได้เป็นเครือข่ายเดียวของดาวเทียมที่สามารถใช้ในการกำหนดตำแหน่งได้เช่นกัน รัสเซียมีระบบ GLONASS ของตัวเองและจีนมี BDS ยุโรปกำลังทำงานบนทางเลือกของตัวเองกับ GPS หรือที่เรียกว่ากาลิเลโอ จีพีเอสอาจถูกปิดหรือ จำกัด ในช่วงสงครามหรือความขัดแย้งดังนั้นประเทศต้องการให้ดาวเทียมของตนเองเพียงพอ.

เครดิตรูป: Richard Smith บน Flickr

GPS ด้วยตัวเองไม่ได้เป็นเรื่องความเป็นส่วนตัว - ตัวอย่างเช่นหากคุณมีหน่วย GPS เก่าสำหรับรถของคุณอาจเป็นไปได้ว่าไม่สามารถส่งตำแหน่งของคุณได้ อย่างไรก็ตามจีพีเอสอาจเป็นเรื่องความเป็นส่วนตัวเมื่อรวมกับเทคโนโลยีการส่งสัญญาณ อุปกรณ์ติดตามจีพีเอสไม่เพียง แต่ใช้ตัวรับสัญญาณจีพีเอสเท่านั้น แต่ยังเก็บข้อมูล GPS ไว้เพื่อการเรียกค้นหรือส่งต่อข้อมูลจีพีเอสในภายหลัง.