Hoe werken GPS-ontvangers?
Global Positioning System (GPS) Ontvangers gebruiken een interessante techniek om te voorkomen dat mensen verdwalen. Niet alle GPS-ontvangers zijn echter gelijk. Sommige van de goedkopere GPS-ontvangers in zakformaat hebben misschien meer moeite om u te vertellen waar u bent, bijvoorbeeld in dicht beboste gebieden. De meeste GPS-ontvangers kunnen echter vrij nauwkeurig voorkomen dat iemand verdwaalt, of iemand helpen een uitweg te vinden als hij verloren is.
GPS-ontvangers zijn gepatcht in een systeem van 27 satellieten die rond de aarde draaien. Ze hebben elk een elektronische almanak die hen vertelt waar elke satelliet op een bepaald moment moet zijn. Ze ontvangen gegevens van de satellieten over waar de ontvanger zich bevindt. De manier waarop dit werkt, is via een techniek die driedimensionale trilateratie wordt genoemd.
Wanneer een persoon probeert zijn of haar locatie te vinden, ontvangt de GPS-ontvanger signalen van drie of meer van de dichtstbijzijnde satellieten. Elke satelliet meet GPS-ontvangers als een afstand tot de satelliet. Met meer metingen komt een grotere nauwkeurigheid, omdat elke nieuwe meting helpt om de exacte locatie van de persoon op aarde nauwkeurig te identificeren.
Het helpt dit te begrijpen door tweedimensionale trilateratie te evalueren. Een verloren persoon vraagt drie mensen om een routebeschrijving. Hij wordt verteld door de eerste persoon "Je bent 80 mijl van Sacramento." De tweede persoon vertelt hem "Je bent 40 mijl van San Jose." De derde persoon merkt op: "Je bent 60 mijl van Santa Rosa." Door door deze waarden te vergelijken, kan de persoon concluderen dat hij in San Francisco is. Meer informatie zou deze vergelijkingen nog eenvoudiger maken.
De satellieten en de GPS-ontvangers gebruiken driedimensionale trilateratie omdat ze geen vlakke afstanden meten, maar afstanden van satellieten tot de aarde. De meeste mensen bevinden zich op elk moment binnen het ontvangstbereik van ten minste drie GPS-ontvangers, en dit helpt specifiek te identificeren waar ze zijn. De grootste nauwkeurigheid wordt bereikt wanneer GPS-ontvangers ten minste vier satellieten kunnen bereiken.
GPS-ontvangers meten de afstand door de tijd te meten die een signaal nodig heeft om een bepaalde satelliet te bereiken. Normaal gesproken hebben zowel de GPS-ontvanger als de satelliet voor de beste nauwkeurigheid atoomklokken nodig voor extreme nauwkeurigheid. Atoomklokken zijn echter extreem duur. Dus alleen de satelliet is uitgerust met een atoomklok. GPS-ontvangers hebben een kwartsklok die wordt gereset volgens satellietwaarden van een atoomklok.
Sommige onnauwkeurigheden doen zich voor in GPS-ontvangers omdat ze ervan uitgaan dat radiogolven allemaal met dezelfde snelheid zullen reizen. Dit is niet het geval. In steden kunnen radiogolven van wolkenkrabbers stuiteren en resultaten scheeftrekken. Een van de oplossingen hiervoor is om stationaire GPS-stations op aarde te hebben die naar GPS-resultaten kunnen kijken en bekende problemen kunnen oplossen.
Voortdurende wijzigingen worden aangebracht aan nieuwere GPS-ontvangers om de signalen van meer satellieten op te vangen en rekening te houden met kleine wijzigingen die de metingen kunnen beïnvloeden. Met GPS-ontvangers zijn we echter op weg om onszelf in de positie te plaatsen om nooit meer verdwaald te raken.