The post has been translated automatically. Original language: Russian
How does GPS work if the satellites are in space?
At first glance, it seems strange: how can satellites located about 20,000 km from Earth determine your location with an accuracy of several meters? But the principle is quite simple.
1. Satellites are constantly "telling" where they are.
Each GPS satellite continuously transmits two important messages: its exact coordinates in space and the very precise time of sending the signal (thanks to the atomic clock on board). The radio signal travels at the speed of light - about 300,000 km/s.
2. The phone measures the arrival time of the signal
Let's say the signal went for 0.07 seconds. The phone calculates the distance: 300,000 x 0.07 = 21,000 km. This means that you are somewhere on a sphere with a radius of 21,000 km around this satellite. But where exactly is still unknown.
3. You need several companions.
If you connect:
to 1 satellite - only the distance to it is known
By 2 satellites, there are much fewer possible points.
to 3 satellites - it is possible to determine the position on the Earth's surface
for 4 satellites, the error of the phone's internal clock is additionally corrected, and the coordinates become accurate.
This method is called trilateration.
Why shouldn't a phone's clock be atomic?
Atomic clocks are very expensive, so the phone doesn't have them. Instead, the phone receives signals from at least 4 satellites and mathematically calculates not only its position, but also the error of its watch. This keeps GPS very accurate.
Why does GPS work even from space?
GPS does not "look" at the Ground. Satellites just send radio waves in all directions. If the receiver is (phone, airplane, ship, or even spacecraft) It can receive signals from several satellites at once, and it will be able to determine its location.
Who created GPS and when?
GPS was not invented by one person - it is the result of the work of a large team of engineers and scientists from the US Department of Defense. The main people who are considered the creators of GPS are: Bradford Parkinson is considered the "father of GPS." It was he who led the creation of the NAVSTAR GPS system in the 1970s. Roger L. Easton suggested using satellites with very accurate atomic clocks. Ivan Goeting - developed the idea of global satellite navigation and helped to form the concept of the future system.
1973 - The US Department of Defense officially launched the GPS project.
1978 - the first experimental GPS satellite was launched into orbit.
1995 - the system became fully operational worldwide.
2000 - The United States turned off artificial accuracy degradation for civilian users, and GPS became much more accurate for everyone.
Как работает GPS, если спутники находятся в космосе?
На первый взгляд кажется странным: как спутники, находящиеся примерно в 20 000 км от Земли, могут определить ваше местоположение с точностью до нескольких метров? Но принцип довольно простой.
1. Спутники постоянно "говорят", где они находятся
Каждый GPS-спутник непрерывно передаёт два важных сообщения: свои точные координаты в космосе и очень точное время отправки сигнала (благодаря атомным часам на борту). Радиосигнал летит со скоростью света - около 300 000 км/с.
2. Телефон измеряет время прихода сигнала
Допустим, сигнал шёл 0,07 секунды. Телефон вычисляет расстояние: 300 000 х 0,07 = 21 000 км. Это означает, что вы находитесь где-то на сфере радиусом 21 000 км вокруг этого спутника. Но где именно, пока неизвестно.
3. Нужно несколько спутников
Если подключиться:
к 1 спутнику - известно только расстояние до него
к 2 спутникам - возможных точек становится намного меньше
к 3 спутникам - можно определить положение на поверхности Земли
к 4 спутникам - дополнительно исправляется ошибка внутренних часов телефона, и координаты становятся точными.
Этот метод называется трилатерацией
Почему часы телефона не должны быть атомными?
Атомные часы очень дорогие, поэтому в телефоне их нет. Вместо этого телефон принимает сигналы минимум от 4 спутников и математически вычисляет не только своё положение, но и ошибку своих часов. Благодаря этому GPS остаётся очень точным.
Почему GPS работает даже из космоса?
GPS не "смотрит" на Землю. Спутники просто посылают радиоволны во все стороны. Если приёмник (телефон, самолёт, корабль или даже космический аппарат) может принять сигналы сразу от нескольких спутников, он сможет определить своё местоположение.
Кто и когда создал GPS?
GPS не изобрёл один человек - это результат работы большой команды инженеров и учёных Министерства обороны США. Главными людьми, которых считают создателями GPS, являются: Брэдфорд Паркинсон - считается "отцом GPS". Именно он руководил созданием системы NAVSTAR GPS в 1970-х годах. Роджер Л. Истон - предложил использовать спутники с очень точными атомными часами. Иван Геттинг - развил идею глобальной спутниковой навигации и помог сформировать концепцию будущей системы.
1973 год - Министерство обороны США официально запустило проект GPS.
1978 год - был выведен на орбиту первый экспериментальный GPS-спутник.
1995 год - система стала полностью работоспособной по всему миру.
2000 год - США отключили искусственное ухудшение точности для гражданских пользователей, и GPS стал намного точнее для всех.
Share
