Posljednji put kada ste koristili telefon da bi Google karte odredile vašu točnu lokaciju^{(Google Maps pinpoint your exact location)} na karti, jeste li se ikada zaustavili i zapitali kako GPS radi tako precizno?

Sustav globalnog pozicioniranja^{(Global Positioning System)} ( GPS ) zapravo je pokrenulo Ministarstvo ^{(U.S. Department)}obrane^(Defense) SAD - a 1973. (poznato kao NAVSTAR ). Do 1993. godine postojala su 24 GPS satelita koji su kružili oko Zemlje i emitirali orbitalne i pozicijske podatke koje je vojska mogla koristiti u navigacijske i druge vojne svrhe. Danas, u trenutku pisanja ovog teksta, ima 28.

U 1980-ima, podaci koji se prenose s GPS satelita bili su otvoreni za javnost, što je otvorilo cijelo tržište za široku paletu GPS navigacijskih uređaja koje danas imamo. 

Od pisanja ovog članka, Rusija^(Russia) , Kina^(China) , Europa^(Europe) i Indija^(India) imaju svoje aktivne GPS sustave. Japan razvija vlastiti GPS sustav koji bi trebao početi s radom 2023. godine.

Kako GPS radi?^{(How Does GPS Work?)}

Dok je satelitska tehnologija na kojoj se GPS temelji vrlo napredna, način na koji sustav radi je impresivno jednostavan.

Postoje tri komponente za svaki pojedinačni GPS navigacijski sustav.

• Sateliti^(Satellites) : GPS sateliti kruže oko Zemlje^(Earth) i prenose svoje trenutno vrijeme i orbitalni položaj svim GPS prijemnicima na njihovoj strani planeta.
• Zapovjedni centar^{(Command Center)} : Zapovjedni centar prenosi orbitalne podatke, vremenske korekcije i orbitalni položaj drugih satelita do satelita u orbiti.
• GPS prijemnici^{(GPS Receivers)} : GPS prijemnik na Zemlji^(Earth) prima orbitalna vremena od onoliko satelita u dometu i izračunava vlastiti položaj na Zemlji^(Earth) na temelju položaja najmanje četiri GPS satelita.

GPS prijemnici koriste matematički princip poznat kao triangulacija za izračunavanje vlastite lokacije. 

Kako funkcionira GPS triangulacija^{(How Does GPS Triangulation Work)}

S bilo koje točke na planetu, ako držite GPS prijamnik (poput onog u vašem telefonu), GPS prijamnik prima vremenske oznake od sinkroniziranih satova na svakom od GPS satelita iznad glave.

Koristeći razlike u vremenskim oznakama i konstantnu brzinu svjetlosti kojom putuju radio valovi, GPS prijemnik može odrediti udaljenost između mjesta na kojem se nalazite do svakog satelita.

To GPS prijemniku daje polumjer kugli sa satelitima u središtu i vašu lokaciju na rubu kugle.

Budući da svaki satelit putuje u predvidljivoj orbiti iznad Zemlje, prijemnik može koristiti pohranjeni almanah trenutne poznate pozicije svih GPS satelita kako bi odredio gdje se, otprilike, ti sateliti trenutno nalaze iznad Zemlje.

Uz poznatu poziciju svakog satelita i izmjerenu udaljenost između tih satelita i vaše pozicije, vaš GPS prijemnik može izračunati vašu približnu lokaciju određivanjem gdje se sjecište te tri sfere spaja na površini Zemlje^(Earth) .

Prijamnik vam tada prikazuje tu lokaciju na karti.

Tri satelita daju grubu lokaciju, a GPS prijamnici zahtijevaju četvrti signal s drugog GPS satelita kako bi odredili vašu trenutnu nadmorsku visinu na površini Zemlje pomoću drugog matematičkog principa poznatog kao trilateracija.

Kako radi GPS senzor vašeg telefona^{(How Your Phone GPS Sensor Works)}

Većina modernih pametnih telefona danas je opremljena čipom GPS prijemnika. Ovaj čip može primati radio signale s GPS satelita.

Sat vašeg telefona nije atomski sat, pa njegovo vrijeme nije sinkronizirano s atomskim satovima satelita u orbiti. Međutim, to nije važno kada je u pitanju izračun lokacije pomoću signala s tih satelita.

To je zato što se GPS^(GPS) prijamnik vašeg telefona usredotočuje na podatke koje prima od satelita i bazu podataka poznatih satelitskih lokacija iznad Zemlje^(Earth) . Budući da svi sateliti imaju atomski sat, trenutno vrijeme na svakom satelitu je potpuno isto u svakom trenutku.

Međutim, zbog udaljenosti od satelita i činjenice da radio signali putuju brzinom svjetlosti, razlike između svake primljene vremenske oznake otkrivaju udaljenost između vašeg telefona i svakog od satelita.

Evo kako ovaj GPS proces funkcionira:

• Sva četiri satelita prenose istu točnu vremensku oznaku na vaš telefon u 17:12:14.
• Vaš telefon prima tu vremensku oznaku u 5:12:15 od satelita 1.
• Prima vremensku oznaku u 5:12:16 sa satelita 2.
• Konačno, u 5:12:17, prima vremensku oznaku sa satelita 3.

Ovo govori vašem GPS prijemniku da je radio signalu trebalo 1 sekundu da ga stigne od satelita 1, 2 sekunde od satelita 2 i 3 sekunde od satelita 3.

Brzina svjetlosti poznata je konstanta od 299 792 458 metara u sekundi.

Koristeći jednostavnu matematiku, prijemnik može izračunati da je njegova udaljenost otprilike 300 tisuća metara od satelita 1, 600 tisuća metara od satelita 2 i 900 tisuća metara od satelita 3.

Koristeći tablicu pretraživanja iz baze podataka GPS satelita, GPS prijemnik vašeg telefona zna približnu trenutnu lokaciju na zemlji sva tri satelita, što daje koordinate zemljopisne dužine i širine za sva tri. 

S tim informacijama vaš telefon može izračunati vlastite koordinate zemljopisne dužine i širine^{(your own longitude and latitude coordinates)} na Zemlji.

Koristeći vaše poznate koordinate, vaš GPS prijamnik tada može koristiti udaljenost izmjerenu između sebe i četvrtog satelita kako bi odredio na kojoj se nadmorskoj visini iznad Zemlje^(Earth) nalazite.

Što je sustav potpomognutog globalnog pozicioniranja?^{(What Is An Assisted Global Positioning System?)}

Prije nego što su pametni telefoni počeli integrirati GPS sklopove, ljudi su obično koristili ručne GPS prijemnike koji su radili na AA baterije. Ili bi u automobile ugradili GPS jedinice koje su radile povezane s baterijom telefona.

To je zato što radio komunikacija zahtijeva više snage. Ograničenje ovoga je da ste često morali čekati nekoliko minuta da se vaš GPS prijemnik "zaključa" na dovoljno GPS satelita da izračuna vaš položaj.

Proizvođači pametnih telefona zaobišli su ovo ograničenje baterije kombinirajući svoju postojeću tehnologiju stanične triangulacije. Mnogo^(Long) prije nego što su telefoni bili omogućeni GPS -om, mogli su koristiti signale koji dolaze iz stubova mobitela za triangulaciju vašeg položaja, koristeći istu vrstu vremenske oznake triangulacije i tehnologije udaljenosti kao s GPS satelitima. 

Nažalost, budući da su stubovi mobitela na razini tla, ovaj navigacijski izračun je daleko manje točan. Dakle, GPS softver vašeg pametnog telefona najprije će koristiti triangulaciju signala ćelije kako bi odredio vašu približnu poziciju, a zatim će ažurirati tu poziciju kada satelitski GPS podaci budu spremni.

To omogućuje modernim pametnim telefonima da rezervišu snagu baterije koristeći GPS podatke samo kada su potrebna ažuriranja lokacije. Zbog toga možete često vidjeti da vaša lokacija^{(see your location)} na Google kartama^{(Google Maps)} povremeno skače na novu lokaciju kada su dostupni točniji podaci.

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 objašnjava: Kako funkcionira 3D ispis?

• HDG objašnjava: Što je CAPTCHA i kako radi?

• HDG objašnjava: Kako funkcionira proširena stvarnost?

• HDG objašnjava: Što je SFTP i FTP?

• HDG objašnjava: Što je računalni poslužitelj?

• Preuzmite svoj sigurnosni ključ bežične mreže u sustavu Windows

• HDG objašnjava: Što je Thunderbolt?

• 12 savjeta i trikova za Chromebook

• Kako riješiti probleme s WiFi (bežičnim) pisačima

• HDG objašnjava: Što je Markdown i koje su osnove koje bih trebao znati?

• Vrhunski vodič za rješavanje problema s visinom sustava Windows 7

• HDG objašnjava: Što je JavaScript i za što se koristi na mreži?

• Kako izbrisati mapu Windows.old u sustavu Windows 7/8/10

• HDG objašnjava: Što je propusnost?

• Hakiranje izbora 101: Je li sigurno glasovati elektroničkim putem?

• HDG objašnjava: Što je način rada u zrakoplovu na vašem pametnom telefonu ili tabletu?

• Kako funkcionira bežično punjenje?

• HDG objašnjava: Što je parkirana domena i koje su njezine prednosti?

• Kako ukloniti virus prečaca na USB-u pomoću CMD-a

• HDG objašnjava: Što je RFID i za što se može koristiti?