Sidst du brugte din telefon til at få Google Maps til at lokalisere din nøjagtige placering^{(Google Maps pinpoint your exact location)} på et kort, stoppede du nogensinde op og spekulerede på, hvordan fungerer GPS så præcist?

GPS -systemet ( Global Positioning System ) blev faktisk lanceret af det amerikanske ^{(U.S. Department)}forsvarsministerium^(Defense) i 1973 (kendt som NAVSTAR ). I 1993 var der 24 GPS -satellitter, der kredsede om Jorden og udsendte orbital- og positionsdata, som militæret kunne bruge til navigation og andre militære formål. I dag, når dette skrives, er der 28.

I 1980'erne blev data transmitteret fra GPS -satellitter åbnet for offentligheden, hvilket åbnede et helt marked for det brede sortiment af GPS -navigationsenheder, vi har i dag. 

Efter skrivningen af ​​denne artikel har Rusland^(Russia) , Kina^(China) , Europa^(Europe) og Indien^(India) alle deres egne aktive GPS - systemer. Japan er ved at udvikle sit eget GPS -system, der forventes at være operationelt i 2023.

Hvordan virker GPS?^{(How Does GPS Work?)}

Mens satellitteknologien GPS er baseret på er meget avanceret, er den måde, systemet fungerer på, imponerende enkel.

Der er tre komponenter til ethvert individuelt GPS -navigationssystem.

• Satellitter^(Satellites) : GPS -satellitter kredser om Jorden^(Earth) og sender deres aktuelle tid og baneposition til alle GPS -modtagere på deres side af planeten.
• Kommandocenter^{(Command Center)} : Kommandocentret transmitterer kredsløbsdata, tidskorrektioner og andre satellitters kredsløbsposition op til satellitterne i kredsløb.
• GPS-modtagere^{(GPS Receivers)} : En GPS -modtager på Jorden^(Earth) modtager omløbstider fra lige så mange satellitter inden for rækkevidde og beregner sin egen position på Jorden^(Earth) baseret på positionerne af mindst fire GPS -satellitter.

GPS -modtagere bruger et matematisk princip kendt som triangulering til at beregne sin egen placering. 

Hvordan virker GPS-triangulering^{(How Does GPS Triangulation Work)}

Fra et hvilket som helst sted på planeten, hvis du holder en GPS -modtager (som den i din telefon), modtager en GPS -modtager tidsstempler fra de synkroniserede ure på hver af GPS -satellitterne ovenover.

Ved at bruge forskellene i tidsstempler og den konstante lyshastighed, som radiobølger bevæger sig med, kan GPS -modtageren bestemme afstanden mellem, hvor du står, til hver satellit.

Dette giver GPS -modtageren kuglernes radius med satellitterne i midten og din placering ved kanten af ​​kuglen.

Da hver satellit bevæger sig i en forudsigelig bane over jorden, kan modtageren bruge en gemt almanak med den aktuelle kendte position for alle GPS -satellitter til at bestemme, hvor cirka disse satellitter i øjeblikket befinder sig over jorden.

Med den kendte position for hver satellit og den målte afstand mellem disse satellitter og din position, er din GPS - modtagelse i stand til at beregne din omtrentlige placering ved at bestemme, hvor skæringspunktet mellem disse tre kugler kommer sammen på jordens^(Earth) overflade .

Modtageren viser derefter denne placering til dig på et kort.

Tre satellitter giver en grov placering, og GPS -modtagere kræver et fjerde signal fra en anden GPS -satellit for at bestemme din aktuelle højde på jordens overflade ved hjælp af et andet matematisk princip kendt som trilateration.

Sådan fungerer din telefons GPS-sensor^{(How Your Phone GPS Sensor Works)}

De fleste moderne smartphones er i dag udstyret med en GPS -modtagerchip. Denne chip kan modtage radiosignaler fra GPS -satellitter.

Din telefons ur er ikke et atomur, så dets klokkeslæt er ikke synkroniseret med atomurene for satellitterne i kredsløb. Dette betyder dog ikke noget, når det kommer til at beregne placering ved hjælp af signaler fra disse satellitter.

Dette skyldes, at din telefons GPS - modtager fokuserer på de data, den modtager fra satellitterne, og en database med kendte satellitplaceringer over Jorden^(Earth) . Da alle satellitterne har et atomur, er den aktuelle tid på hver satellit nøjagtig den samme på ethvert givet tidspunkt.

Men på grund af afstanden fra satellitten og det faktum, at radiosignalerne rejser med lysets hastighed, afslører forskellene mellem hvert modtaget tidsstempel afstanden mellem din telefon og hver af satellitterne.

Sådan fungerer denne GPS-proces:

• Alle fire satellitter sender det samme nøjagtige tidsstempel til din telefon kl. 17:12:14.
• Din telefon modtager tidsstemplet kl. 5:12:15 fra satellit 1.
• Den modtager tidsstemplet klokken 5:12:16 fra satellit 2.
• Til sidst, klokken 5:12:17, modtager den tidsstemplet fra satellit 3.

Dette fortæller din GPS -modtager, at det tog 1 sekund for radiosignalet at nå det fra satellit 1, 2 sekunder fra satellit 2 og 3 sekunder fra satellit 3.

Lysets hastighed er en kendt konstant på 299.792.458 meter i sekundet.

Ved hjælp af simpel matematik kan modtageren beregne, at dens afstand er omkring 300 tusinde meter fra satellit 1, 600 tusinde meter fra satellit 2 og 900 tusinde meter fra satellit 3.

Ved at bruge en opslagstabel fra en GPS -satellitdatabase kender din telefons GPS - modtager den omtrentlige aktuelle placering over jorden for alle tre satellitter, hvilket giver længde- og breddegradskoordinater for alle tre. 

Med den information er din telefon i stand til at beregne dine egne længde- og breddegradskoordinater^{(your own longitude and latitude coordinates)} på Jorden.

Ved at bruge dine kendte koordinater kan din GPS -modtager derefter bruge afstanden målt mellem sig selv og en fjerde satellit til at bestemme, hvilken højde over jorden^(Earth) du befinder dig.

Hvad er et assisteret globalt positioneringssystem?^{(What Is An Assisted Global Positioning System?)}

Før smartphones begyndte at integrere GPS - kredsløb, ville folk typisk bruge håndholdte GPS -modtagere, der løb af AA-batterier. Eller de ville installere GPS -enheder i biler, som kørte forbundet til telefonens batteri.

Dette skyldtes, at radiokommunikation kræver mere strøm. Begrænsningen ved dette er, at du ofte skulle vente flere minutter på, at din GPS -modtager "låste sig fast på" nok GPS -satellitter til at beregne din position.

Smartphone-producenter kom uden om denne batteribegrænsning ved at kombinere sin eksisterende teknologi med cellulær triangulering. Længe^(Long) før telefoner blev GPS - aktiverede, kunne de bruge signaler fra mobiltelefontårne ​​til at triangulere din position ved at bruge den samme slags trianguleringstidsstempel og afstandsteknologi som med GPS -satellitter. 

Desværre, fordi mobiltelefontårne ​​er på jordniveau, er denne navigationsberegning langt mindre nøjagtig. Så din smartphone GPS -software vil først bruge cellesignaltriangulering til at bestemme din omtrentlige position og derefter opdatere denne position, når satellit- GPS -data er klar.

Dette giver moderne smartphones mulighed for at reservere batteristrøm ved kun at bruge GPS -data, når disse placeringsopdateringer er påkrævet. Dette er grunden til, at du ofte kan se din placering^{(see your location)} på Google Maps af og til hoppe til en ny placering, når mere nøjagtige data er tilgængelige.

HDG Explains : How Does GPS Work?

The last time you uѕed your phone 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

• HDG forklarer: Hvordan fungerer 3D-print?

• HDG forklarer: Hvad er CAPTCHA, og hvordan virker det?

• HDG forklarer: Hvordan virker Augmented Reality?

• HDG forklarer: Hvad er SFTP & FTP?

• HDG forklarer: Hvad er en computerserver?

• De bedste serier og film på Apple TV Plus lige nu

• HDG forklarer: Hvad er Ethernet og er det bedre end Wifi?

• HDG forklarer: Hvad er flytilstand på din smartphone eller tablet?

• CPU-processor sammenligning – Intel Core i9 vs i7 vs i5 vs i3

• Hent din trådløse netværkssikkerhedsnøgle i Windows

• HDG forklarer: Hvad er metadata og hvordan bruges det?

• Black, White & Grey Hat Hacking Defineret

• Bedste tidspunkt at købe en computer for fantastiske tilbud

• HDG forklarer: Hvad er UNIX?

• HDG forklarer: Hvad er SQL, T-SQL, MSSQL, PL/SQL og MySQL?

• HDG forklarer: Hvad er en Blockchain-database?

• HDG forklarer: Hvad er Thunderbolt?

• HDG forklarer: Har jeg en virus? Her er advarselsskiltene

• 4 situationer, hvor live-placeringsdeling kunne redde et liv

• Hvad betyder End of Life for software, og bør du være ligeglad?