Последњи пут када сте користили телефон да би Гоогле мапе одредиле вашу тачну локацију^{(Google Maps pinpoint your exact location)} на мапи, да ли сте икада стали и запитали се како ГПС^(GPS) функционише тако прецизно?

Систем глобалног позиционирања^{(Global Positioning System)} ( ГПС^(GPS) ) је заправо покренуло Министарство одбране САД^{(U.S. Department)} 1973. године^(Defense) (познато као НАВСТАР^(NAVSTAR) ). До 1993. године постојала су 24 ГПС^(GPS) сателита који су кружили око Земље и емитовали орбиталне и позиционе податке које је војска могла да користи у навигационе и друге војне сврхе. Данас, од овог писања, има 28.

Осамдесетих година прошлог века, подаци који се преносе са ГПС^(GPS) сателита су отворени за јавност, што је отворило читаво тржиште за широк асортиман ГПС^(GPS) навигационих уређаја које данас имамо. 

Од писања овог чланка, Русија^(Russia) , Кина^(China) , Европа^(Europe) и Индија^(India) имају своје активне ГПС^(GPS) системе. Јапан^(Japan) развија сопствени ГПС^(GPS) систем који би требало да почне са радом 2023.

Како функционише ГПС?^{(How Does GPS Work?)}

Док је сателитска технологија на којој се ГПС^(GPS) заснива веома напредна, начин на који систем функционише је импресивно једноставан.

Постоје три компоненте сваког појединачног ГПС^(GPS) навигационог система.

• Сателити^(Satellites) : ГПС^(GPS) сателити круже око Земље^(Earth) и преносе своје тренутно време и орбитални положај свим ГПС^(GPS) пријемницима на њиховој страни планете.
• Командни центар^{(Command Center)} : Командни центар преноси орбиталне податке, временске корекције и орбитални положај других сателита до сателита у орбити.
• ГПС пријемници^{(GPS Receivers)} : ГПС^(GPS) пријемник на Земљи^(Earth) прима орбитална времена од онолико сателита у домету и израчунава сопствену позицију на Земљи^(Earth) на основу положаја најмање четири ГПС^(GPS) сателита.

ГПС^(GPS) пријемници користе математички принцип познат као триангулација за израчунавање сопствене локације. 

Како функционише ГПС триангулација^{(How Does GPS Triangulation Work)}

Са било које тачке на планети, ако држите ГПС^(GPS) пријемник (попут оног у вашем телефону), ГПС^(GPS) пријемник прима временске ознаке од синхронизованих сатова на сваком од ГПС^(GPS) сателита изнад главе.

Користећи разлике у временским ознакама и константну брзину светлости којом путују радио таласи, ГПС^(GPS) пријемник може одредити растојање између места на коме се налазите до сваког сателита.

Ово ГПС^(GPS) пријемнику даје радијус сфера са сателитима у центру и вашу локацију на ивици сфере.

Пошто сваки сателит путује у предвидљивој орбити изнад Земље, пријемник може да користи ускладиштени алманах тренутне познате позиције свих ГПС^(GPS) сателита да одреди где се, отприлике, ти сателити тренутно налазе изнад Земље.

Са познатом позицијом сваког сателита и измереном растојањем између тих сателита и ваше позиције, ваш ГПС^(GPS) пријем може да израчуна вашу приближну локацију одређујући где се пресеци те три сфере спајају на површини Земље^(Earth) .

Пријемник вам тада приказује ту локацију на мапи.

Три сателита дају грубу локацију, а ГПС^(GPS) пријемницима је потребан четврти сигнал са другог ГПС^(GPS) сателита да би одредили вашу тренутну надморску висину на површини Земље помоћу другог математичког принципа познатог као трилатерација.

Како функционише ГПС сензор вашег телефона^{(How Your Phone GPS Sensor Works)}

Већина модерних паметних телефона данас је опремљена чипом ГПС пријемника. ^(GPS)Овај чип може да прима радио сигнале са ГПС^(GPS) сателита.

Сат вашег телефона није атомски сат, тако да његово време није синхронизовано са атомским сатовима сателита у орбити. Међутим, ово није важно када је у питању израчунавање локације помоћу сигнала са тих сателита.

То је зато што се ГПС^(GPS) пријемник вашег телефона фокусира на податке које прима са сателита и базу података познатих сателитских локација изнад Земље^(Earth) . Пошто сви сателити имају атомски сат, тренутно време на сваком сателиту је потпуно исто у сваком тренутку.

Међутим, због удаљености од сателита и чињенице да радио сигнали путују брзином светлости, разлике између сваке примљене временске ознаке откривају удаљеност између вашег телефона и сваког од сателита.

Ево како овај ГПС процес функционише:

• Сва четири сателита преносе исту тачну временску ознаку на ваш телефон у 17:12:14.
• Ваш телефон прима ту временску ознаку у 5:12:15 од сателита 1.
• Прима временску ознаку у 5:12:16 са сателита 2.
• Коначно, у 5:12:17, прима временску ознаку са сателита 3.

Ово говори вашем ГПС^(GPS) пријемнику да је радио сигналу требало 1 секунду да га стигне са сателита 1, 2 секунде од сателита 2 и 3 секунде од сателита 3.

Брзина светлости је позната константа од 299.792.458 метара у секунди.

Користећи једноставну математику, пријемник може израчунати да је његова удаљеност отприлике 300 хиљада метара од сателита 1, 600 хиљада метара од сателита 2 и 900 хиљада метара од сателита 3.

Користећи табелу тражења из базе података ГПС сателита, ^(GPS)ГПС^(GPS) пријемник вашег телефона зна приближну тренутну локацију на земљи сва три сателита, што даје координате дужине и ширине за сва три. 

Са тим информацијама, ваш телефон може да израчуна сопствене координате географске дужине и ширине^{(your own longitude and latitude coordinates)} на Земљи.

Користећи ваше познате координате, ваш ГПС^(GPS) пријемник може да користи растојање измерено између њега и четвртог сателита да одреди на којој се надморској висини изнад Земље^(Earth) налазите.

Шта је потпомогнути систем глобалног позиционирања?^{(What Is An Assisted Global Positioning System?)}

Пре него што су паметни телефони почели да интегришу ГПС^(GPS) кола, људи су обично користили ручне ГПС^(GPS) пријемнике који су радили на АА батерије. Или би инсталирали ГПС^(GPS) јединице у аутомобиле, које су радиле повезане са батеријом телефона.

То је зато што радио комуникација захтева више снаге. Ограничење овога је то што сте често морали да чекате неколико минута да ваш ГПС^(GPS) пријемник „закључа“ довољно ГПС^(GPS) сателита да израчуна ваш положај.

Произвођачи паметних телефона заобишли су ово ограничење батерије комбиновањем постојеће технологије ћелијске триангулације. Много^(Long) пре него што су телефони били омогућени ГПС^(GPS) -ом, могли су да користе сигнале који долазе са стубова мобилних телефона за триангулацију вашег положаја, користећи исту врсту временске ознаке триангулације и технологије удаљености као код ГПС^(GPS) сателита. 

Нажалост, пошто су стубови мобилних телефона на нивоу земље, овај навигациони прорачун је далеко мање прецизан. Дакле, ГПС^(GPS) софтвер вашег паметног телефона ће прво користити триангулацију сигнала ћелије да одреди вашу приближну позицију, а затим ће ажурирати ту позицију када сателитски ГПС^(GPS) подаци буду спремни.

Ово омогућава савременим паметним телефонима да резервишу снагу батерије користећи ГПС^(GPS) податке само када су потребна ажурирања локације. Због тога ћете често видети да ваша локација^{(see your location)} на Гоогле мапама^{(Google Maps)} повремено прелази на нову локацију када су доступни прецизнији подаци.

HDG Explains : How Does GPS Work?

The last time you used 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

• ХДГ објашњава: Како функционише 3Д штампа?

• ХДГ објашњава: Шта је ЦАПТЦХА и како функционише?

• ХДГ објашњава: Како функционише проширена стварност?

• ХДГ објашњава: Шта су СФТП и ФТП?

• ХДГ објашњава: Шта је рачунарски сервер?

• Шта крај живота значи за софтвер и да ли би требало да вас занима?

• ХДГ водич за прављење снимака екрана окружења за покретање

• ХДГ објашњава: Шта је режим рада у авиону на вашем паметном телефону или таблету?

• ХДГ објашњава: Шта је рачунарски порт и за шта се користе?

• ХДГ објашњава: Шта је Блоцкцхаин база података?

• ХДГ објашњава: Шта су метаподаци и како се користе?

• ХДГ објашњава: Шта је БИОС?

• ХДГ објашњава: Шта је Тхундерболт?

• ХДГ објашњава: Шта је АПИ?

• ХДГ објашњава: Шта је Маркдовн и које су основе које треба да знам?

• Како да решите проблеме са ВиФи (бежичним) штампачима

• Коначан водич за пуњење батерије

• ХДГ објашњава: Како функционише Гоогле Цхромецаст?

• 5 бесплатних програма за потпуно брисање чврстог диска

• Како функционише бежично пуњење?