Jak fungují přijímače GPS?
Přijímače Global Positioning System (GPS) používají zajímavou techniku, aby zabránili ztrátě lidí. Ne všechny přijímače GPS jsou si však stejné. Některé z méně drahých GPS kapesních přijímačů o velikosti „kapsy“ mohou mít větší potíže s tím, aby vám řekly, kde jste, když se například používají v hustě zalesněných oblastech. Většina přijímačů GPS však může docela přesně zabránit tomu, aby se jeden ztratil, nebo může pomoci najít cestu ven, pokud dojde ke ztrátě.
GPS přijímače jsou zapojeny do systému 27 satelitů obíhajících kolem Země. Každý z nich má elektronický almanach, který jim říká, kde by měl být každý satelit v daném okamžiku. Přijímají data ze satelitů o tom, kde se nachází přijímač. Způsob, jakým to funguje, je technikou zvanou trojrozměrná trilaterace.
Když se osoba pokusí najít svou polohu, přijímač GPS zachytí signály ze tří nebo více nejbližších satelitů. Každý satelit měří přijímače GPS jako vzdálenost od satelitu. S více měřeními přichází větší přesnost, protože každé nové měření pomáhá přesně identifikovat přesné umístění osoby na Zemi.
Tomu pomáhá porozumět hodnocením dvourozměrné trilaterace. Ztracený člověk žádá tři lidi o pokyny. První osoba mu říká: „Jsi 80 mil od Sacramenta.“ Druhá osoba mu řekne „Jsi 40 mil od San Jose.“ Třetí osoba poznamenává: „Jsi 60 mil od Santa Rosy.“ při porovnání těchto hodnot by člověk mohl dojít k závěru, že je v San Franciscu. Více informací by tato srovnání ještě usnadnila.
Satelity a přijímače GPS používají trojrozměrnou trilateraci, protože neměří ploché vzdálenosti, ale vzdálenosti od satelitů k Zemi. Většina lidí je v daném okamžiku v dosahu alespoň tří GPS přijímačů, což pomáhá konkrétně určit, kde jsou. Nejvyšší přesnosti je dosaženo, když GPS přijímače mohou dosáhnout alespoň čtyř satelitů.
GPS přijímače měří vzdálenost je změřením času potřebného k dosažení signálu k danému satelitu. Pro dosažení nejlepší přesnosti by obvykle přijímač GPS i satelit vyžadovaly extrémní přesnost atomových hodin. Atomové hodiny jsou však extrémně drahé. Takže pouze satelit je vybaven atomovými hodinami. GPS přijímače mají křemenné hodiny, které se resetují podle satelitních údajů z atomových hodin.
V přijímačích GPS se vyskytují určité nepřesnosti, protože se spoléhají na předpoklad, že všechny rádiové vlny budou cestovat stejnou rychlostí. Toto není ten případ. Ve městech mohou rádiové vlny odrazit mrakodrapy a zkreslit výsledky. Jednou z řešení je, aby byly na zemi stacionární stanice GPS, které mohou sledovat výsledky GPS a řešit známé problémy.
U novějších přijímačů GPS jsou prováděny další úpravy, které zachytí signály více satelitů a zohlední malé změny, které by mohly ovlivnit měření. S přijímačem GPS jsme však na cestě k tomu, abychom se znovu ztratili.