De laatste keer dat u uw telefoon gebruikte om Google Maps uw exacte locatie^{(Google Maps pinpoint your exact location)} op een kaart te laten bepalen, heeft u zich ooit afgevraagd hoe GPS zo nauwkeurig werkt?

Het Global Positioning System ( GPS )-systeem werd in 1973 gelanceerd door het Amerikaanse ministerie^{(U.S. Department)} van Defensie (bekend als ^(Defense)NAVSTAR ). In 1993 waren er 24 GPS -satellieten in een baan om de aarde en zonden orbitale en positiegegevens uit die het leger kon gebruiken voor navigatie en andere militaire doeleinden. Op het moment van schrijven zijn dat er 28.

In de jaren tachtig werden gegevens die door GPS -satellieten werden verzonden, opengesteld voor het publiek, wat een hele markt opende voor het brede assortiment GPS - navigatieapparatuur dat we tegenwoordig hebben. 

Op het moment van schrijven van dit artikel hebben Rusland^(Russia) , China , Europa^(Europe) en India allemaal hun eigen actieve GPS -systemen. Japan ontwikkelt zijn eigen GPS -systeem dat in 2023 operationeel moet zijn.

Hoe werkt GPS?^{(How Does GPS Work?)}

Hoewel de satelliettechnologie waarop GPS is gebaseerd zeer geavanceerd is, is de manier waarop het systeem werkt indrukwekkend eenvoudig.

Elk individueel GPS -navigatiesysteem bestaat uit drie componenten.

• Satellieten^(Satellites) : GPS -satellieten draaien in een baan om de aarde^(Earth) en zenden hun huidige tijd en baanpositie naar alle GPS -ontvangers aan hun kant van de planeet.
• Commandocentrum^{(Command Center)} : Het commandocentrum verzendt orbitale gegevens, tijdcorrecties en de baanpositie van andere satellieten tot aan de satellieten in een baan om de aarde.
• GPS-ontvangers^{(GPS Receivers)} : Een GPS - ontvanger op aarde^(Earth) ontvangt omlooptijden van zoveel satellieten binnen bereik en berekent zijn eigen positie op aarde^(Earth) op basis van de posities van ten minste vier GPS -satellieten.

GPS -ontvangers gebruiken een wiskundig principe dat bekend staat als triangulatie om hun eigen locatie te berekenen. 

Hoe werkt GPS-triangulatie?^{(How Does GPS Triangulation Work)}

Vanaf elk punt op de planeet, als je een GPS -ontvanger vasthoudt (zoals die in je telefoon), ontvangt een GPS - ontvanger tijdstempels van de gesynchroniseerde klokken op elk van de GPS -satellieten boven je hoofd.

Met behulp van de verschillen in tijdstempels en de constante lichtsnelheid waarmee radiogolven reizen, kan de GPS - ontvanger de afstand bepalen tussen waar je staat en elke satelliet.

Dit geeft de GPS -ontvanger de straal van de bollen met de satellieten in het midden en uw locatie aan de rand van de bol.

Aangezien elke satelliet in een voorspelbare baan over de aarde reist, kan de ontvanger een opgeslagen almanak van de huidige bekende positie van alle GPS -satellieten gebruiken om te bepalen waar deze satellieten zich momenteel ongeveer boven de aarde bevinden.

Met de bekende positie van elke satelliet en de gemeten afstand tussen die satellieten en uw positie, kan uw GPS - ontvanger uw geschatte locatie berekenen door te bepalen waar het snijpunt van die drie bollen samenkomt op het aardoppervlak^(Earth) .

De ontvanger toont u die locatie vervolgens op een kaart.

Drie satellieten bieden een ruwe locatie en GPS -ontvangers hebben een vierde signaal van een andere GPS -satelliet nodig om uw huidige hoogte op het aardoppervlak te bepalen met behulp van een ander wiskundig principe dat bekend staat als trilateratie.

Hoe de GPS-sensor van uw telefoon werkt^{(How Your Phone GPS Sensor Works)}

De meeste moderne smartphones zijn tegenwoordig uitgerust met een GPS -ontvangerchip. Deze chip kan de radiosignalen van GPS -satellieten ontvangen.

De klok van je telefoon is geen atoomklok, dus de tijd wordt niet gesynchroniseerd met de atoomklokken van de satellieten in een baan om de aarde. Dit maakt echter niet uit als het gaat om het berekenen van de locatie met behulp van signalen van die satellieten.

Dit komt omdat de GPS - ontvanger van uw telefoon zich richt op de gegevens die hij ontvangt van de satellieten en op een database met bekende satellietlocaties boven de aarde^(Earth) . Omdat alle satellieten een atoomklok hebben, is de huidige tijd op elke satelliet op elk moment precies hetzelfde.

Vanwege de afstand tot de satelliet en het feit dat de radiosignalen met de snelheid van het licht reizen, onthullen de verschillen tussen elke ontvangen tijdstempel de afstand tussen uw telefoon en elk van de satellieten.

Zo werkt dit GPS-proces:

• Alle vier de satellieten zenden om 17:12:14 uur exact hetzelfde tijdstempel naar je telefoon.
• Je telefoon ontvangt die tijdstempel om 5:12:15 van satelliet 1.
• Het ontvangt de tijdstempel om 5:12:16 van satelliet 2.
• Eindelijk, om 5:12:17, ontvangt het de tijdstempel van satelliet 3.

Dit vertelt uw GPS -ontvanger dat het 1 seconde duurde voordat het radiosignaal het bereikte vanaf satelliet 1, 2 seconden vanaf satelliet 2 en 3 seconden vanaf satelliet 3.

De lichtsnelheid is een bekende constante van 299.792.458 meter per seconde.

Met behulp van eenvoudige wiskunde kan de ontvanger berekenen dat de afstand ongeveer 300 duizend meter is van satelliet 1, 600 duizend meter van satelliet 2 en 900 duizend meter van satelliet 3.

Met behulp van een opzoektabel uit een GPS -satellietdatabase weet de GPS -ontvanger van uw telefoon bij benadering de huidige locatie boven de aarde van alle drie de satellieten, die de lengte- en breedtegraadcoördinaten van alle drie geeft. 

Met die informatie kan uw telefoon uw eigen lengte- en breedtegraadcoördinaten^{(your own longitude and latitude coordinates)} op aarde berekenen.

Met behulp van uw bekende coördinaten kan uw GPS -ontvanger de afstand tussen zichzelf en een vierde satelliet gebruiken om te bepalen op welke hoogte boven de aarde^(Earth) u zich bevindt.

Wat is een Assisted Global Positioning System?^{(What Is An Assisted Global Positioning System?)}

Voordat smartphones begonnen met het integreren van GPS -circuits, gebruikten mensen meestal draagbare GPS -ontvangers die op AA-batterijen werkten. Of ze installeerden GPS -units in auto's, die verbonden waren met de batterij van de telefoon.

Dit kwam omdat radiocommunicatie meer stroom vereist. De beperking hiervan is dat u vaak enkele minuten moest wachten voordat uw GPS -ontvanger voldoende ^(GPS)GPS -satellieten had "vergrendeld" om uw positie te berekenen.

Fabrikanten van smartphones hebben deze batterijbeperking omzeild door hun bestaande technologie van cellulaire triangulatie te combineren. Lang^(Long) voordat telefoons GPS waren ingeschakeld, konden ze signalen van gsm-masten gebruiken om je positie te trianguleren, met behulp van dezelfde soort triangulatietijdstempel en afstandstechnologie als bij GPS -satellieten. 

Helaas is deze navigatieberekening veel minder nauwkeurig omdat de zendmasten voor mobiele telefoons zich op grondniveau bevinden. De GPS^(GPS) -software van uw smartphone gebruikt dus eerst celsignaaltriangulatie om uw geschatte positie te bepalen en werkt die positie vervolgens bij zodra de GPS -satellietgegevens gereed zijn.

Hierdoor kunnen moderne smartphones batterijvermogen reserveren door alleen GPS -gegevens te gebruiken wanneer die locatie-updates vereist zijn. Daarom ziet u uw locatie^{(see your location)} vaak op Google Maps en springt af en toe naar een nieuwe locatie wanneer er nauwkeurigere gegevens beschikbaar zijn.

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

• HDG legt uit: hoe werkt 3D-printen?

• HDG legt uit: wat is CAPTCHA en hoe werkt het?

• HDG legt uit: hoe werkt augmented reality?

• HDG legt uit: wat is SFTP en FTP?

• HDG legt uit: wat is een computerserver?

• HDG legt uit: wat is bandbreedte?

• HDG legt uit: wat is markdown en wat zijn de basisprincipes die ik moet weten?

• HDG legt uit: wat is een GPU?

• HDG legt uit: hoe werkt Google Chromecast?

• HDG legt uit: wat is een API?

• HDG legt uit: wat is UNIX?

• HDG legt uit: wat is SQL, T-SQL, MSSQL, PL/SQL en MySQL?

• Hoe u kunt zien wat waar of niet waar is op internet

• Uw draadloze netwerkbeveiligingssleutel ophalen in Windows

• HDG legt uit: wat is Ethernet en is het beter dan wifi?

• 5 gratis programma's om een ​​harde schijf volledig te wissen

• Waarom de meeste nieuwe telefoons de koptelefoonaansluiting weggooien?

• HDG legt uit: wat is een Blockchain-database?

• HDG legt uit: heb ik een virus? Hier zijn de waarschuwingssignalen

• Beste tijd om een ​​computer te kopen voor geweldige aanbiedingen