Wie funktionieren GPS-Empfänger?
GPS-Empfänger (Global Positioning System) verwenden eine interessante Technik, um den Verlust von Personen zu verhindern. Es sind jedoch nicht alle GPS-Empfänger gleich. Einige der kostengünstigeren GPS-Empfänger im Taschenformat haben möglicherweise größere Schwierigkeiten, Ihnen mitzuteilen, wo Sie sich gerade befinden, wenn Sie sie beispielsweise in waldreichen Gebieten verwenden. Die meisten GPS-Empfänger können jedoch ziemlich genau verhindern, dass jemand verloren geht, oder helfen, einen Ausweg zu finden, wenn einer verloren geht.
GPS-Empfänger sind in ein System von 27 Satelliten gepatcht, die die Erde umkreisen. Sie haben jeweils einen elektronischen Almanach, der ihnen sagt, wo sich jeder Satellit zu einem bestimmten Zeitpunkt befinden soll. Sie empfangen Daten von den Satelliten über den Standort des Empfängers. Die Art und Weise, wie dies funktioniert, wird als dreidimensionale Trilateration bezeichnet.
Wenn eine Person versucht, ihren Standort zu finden, empfängt der GPS-Empfänger Signale von drei oder mehr der nächstgelegenen Satelliten. Jeder Satellit misst GPS-Empfänger als Abstand zum Satelliten. Mit mehr Messungen steigt die Genauigkeit, da mit jeder neuen Messung der genaue Aufenthaltsort der Person auf der Erde genau bestimmt werden kann.
Es hilft, dies zu verstehen, indem die zweidimensionale Trilateration bewertet wird. Eine verlorene Person fragt drei Personen nach dem Weg. Ihm wird von der ersten Person gesagt: "Sie sind 80 Meilen von Sacramento entfernt." Die zweite Person sagt ihm: "Sie sind 40 Meilen von San Jose entfernt." Die dritte Person bemerkt: "Sie sind 60 Meilen von Santa Rosa entfernt." Wenn man diese Werte vergleicht, kann die Person schließen, dass sie in San Francisco ist. Weitere Informationen würden diese Vergleiche noch einfacher machen.
Die Satelliten und die GPS-Empfänger verwenden eine dreidimensionale Trilateration, da sie nicht flache Entfernungen messen, sondern Entfernungen von Satelliten zur Erde. Die meisten Personen befinden sich zu einem bestimmten Zeitpunkt innerhalb der Empfangsreichweite von mindestens drei GPS-Empfängern. Auf diese Weise können Sie gezielt feststellen, wo sie sich befinden. Die höchste Genauigkeit wird erreicht, wenn GPS-Empfänger mindestens vier Satelliten erreichen können.
GPS-Empfänger messen die Entfernung, indem sie die Zeit messen, die ein Signal benötigt, um einen bestimmten Satelliten zu erreichen. Normalerweise benötigen sowohl der GPS-Empfänger als auch der Satellit Atomuhren, um die bestmögliche Genauigkeit zu erzielen. Atomuhren sind jedoch extrem teuer. So ist nur der Satellit mit einer Atomuhr ausgestattet. GPS-Empfänger verfügen über eine Quarzuhr, die anhand der Satellitenwerte einer Atomuhr zurückgesetzt wird.
Einige Ungenauigkeiten treten bei GPS-Empfängern auf, da davon ausgegangen wird, dass sich alle Funkwellen mit der gleichen Geschwindigkeit ausbreiten. Das ist nicht der Fall. In Städten können Radiowellen von Wolkenkratzern abprallen und zu Schräglagen führen. Eine der Lösungen dafür sind stationäre GPS-Stationen auf der Erde, die die GPS-Ergebnisse anzeigen und bekannte Probleme beheben können.
An neueren GPS-Empfängern werden fortlaufende Änderungen vorgenommen, um die Signale von mehr Satelliten zu erfassen und kleine Änderungen zu berücksichtigen, die sich auf die Messungen auswirken könnten. Mit GPS-Empfängern sind wir jedoch auf dem Weg, uns in die Lage zu versetzen, nie wieder verloren zu gehen.