Jak działa GPS
Żyjemy już w przyszłości. Posiadamy urządzenia przenośne, które wykorzystują satelity do precyzyjnego lokalizowania naszych precyzyjnych lokalizacji w dowolnym miejscu na świecie. Ale czy kiedykolwiek zastanawiałeś się, jak działa GPS?
Urządzenia GPS w rzeczywistości nie kontaktują się z satelitami i nie przekazują im informacji. Otrzymują tylko dane z satelitów - dane, które są zawsze przesyłane. Jednak GPS nie jest jedynym sposobem, w jaki urządzenia mogą określić Twoją lokalizację.
Image Credit: NASA
Od satelitów do dłoni
Globalny system pozycjonowania został pierwotnie stworzony przez Stany Zjednoczone do celów wojskowych, ale ostatecznie został otwarty do użytku cywilnego. Co najmniej 24 satelity GPS są zawsze na orbicie wokół Ziemi i stale transmitują dane.
Satelity są rozmieszczone na orbicie tak, że cztery satelity są widoczne na niebie z dowolnego punktu na Ziemi. (Nie można ich faktycznie zobaczyć, ale istnieje bezpośrednia ścieżka do transmisji radiowych.) Oznacza to, że GPS nie zadziała, jeśli sygnały będą blokowane - będziesz potrzebować dość bezpośredniej ścieżki między tobą a niebem. W podziemnym bunkrze lub w jaskini pod górą nie zadziała.
Satelity GPS nieustannie transmitują sygnały radiowe w kierunku Ziemi. Każda transmisja zawiera lokalizację satelity GPS i czas wysłania sygnału. Każdy satelita ma wbudowany zegar atomowy, więc czas jest bardzo precyzyjny.
Image Credit: Cliff on Flickr
Jak GPS określa Twoją lokalizację
Urządzenie z wbudowanym GPS - niezależnie od tego, czy jest to dedykowane samochodowe urządzenie do nawigacji GPS, czy smartfon - działa tylko jako odbiornik GPS. Urządzenie z GPS w rzeczywistości nie "kontaktuje" się z satelitami w celu ustalenia jego położenia. Zamiast tego, po prostu nasłuchuje sygnałów radiowych, które są transmitowane z tych satelitów przez cały czas.
Odbiornik GPS "nasłuchuje" sygnałów z czterech lub więcej satelitów. Sygnały z bliższych satelitów pojawią się wcześniej, a sygnały z dalszych satelitów pojawią się później. (Faktyczna różnica czasu jest bardzo mała, ale może być wykryta przez odbiornik GPS.) Porównując czas, w którym sygnał był nadawany i czas nadejścia sygnału, odbiornik może oszacować jego względną odległość od wszystkich czterech satelitów. Korzystając z trilateracji, odbiornik może następnie określić swoje położenie.
Trilateracja może wydawać się nieco skomplikowana, ale w rzeczywistości jest dość prosta. Wyobraź sobie, że ktoś powiedział ci, że jesteś 500 mil od Nowego Jorku, 800 mil od Miami i 700 mil od Kansas City. Dzięki tym informacjom możesz określić region, który jest prawidłową odległością od wszystkich tych miast i oszacować Twoją bieżącą lokalizację. Jeśli powiemy Ci odległość od czwartego miasta, możesz jeszcze dokładniej oszacować swoją lokalizację. To trilateracja w pigułce, i to właśnie robią odbiorniki GPS za każdym razem, gdy ich używasz.
Image Credit: Alpha on Flickr
Alternatywy dla GPS
GPS nie jest jedynym sposobem, w jaki urządzenia mogą oszacować twoją obecną lokalizację. Usługa 911 wykorzystuje informacje o sile wieży komórki do triangulacji położenia telefonów komórkowych. Działa to w podobny sposób - mierząc różnice w sile sygnału między wieloma wieżami komórkowymi, urządzenie może oszacować aktualną pozycję.
Niektóre urządzenia mogą również korzystać z systemu pozycjonowania opartego na sieci Wi-Fi (WPS) w celu ustalenia ich bieżącej lokalizacji. Ciężarówki widokowe Google jeżdżą po okolicy, rejestrując nazwy pobliskich punktów dostępowych i ich względne mocne strony w określonych lokalizacjach. Twój smartfon wyszuka pobliskie sieci bezprzewodowe, a następnie wyśle listę ich nazw i moc sygnałów do serwerów Google. Google używa ich bazy danych i szacunków, gdzie jesteś. (Google nie jest jedynym dostawcą danych systemu pozycjonowania opartego na Wi-Fi, ale jest to ten, który większość ludzi będzie znała.) Może to być szczególnie wygodne w lokalizacjach w budynkach, w których sygnały GPS nie docierają.
System GPS nie jest jedyną siecią satelitów, którą można wykorzystać do pozycjonowania. Rosja ma własny system GLONASS, a Chiny mają BDS. Europa pracuje również nad własną alternatywą dla GPS, znaną jako Galileo. GPS może zostać zamknięty lub ograniczony w czasie wojny lub konfliktu, więc narody chcą, aby ich własne satelity były samowystarczalne.
Image Credit: Richard Smith on Flickr
Sam GPS nie jest problemem dotyczącym prywatności - na przykład, jeśli masz stary moduł GPS do samochodu, prawdopodobnie nie jest w stanie przesłać twojej lokalizacji. Jednak GPS może stanowić problem w zakresie ochrony prywatności w połączeniu z technologią transmisji. Urządzenia śledzące GPS nie używają tylko odbiorników GPS - przechowują dane GPS do późniejszego pobierania lub przesyłają dane GPS.
