GPS的工作原理[MakeUseOf说明]

我只有24岁，所以我并不是说听起来像GPS前时代是“黄金时代"或类似的东西。我感谢GPS的便利性，它在十几个场合中为我节省了很多钱。但是，就像许多技术一样，我们倾向于将其视为理所当然。我知道我知道。

什么是 GPS？您知道GPS的工作原理吗？提供近乎精确的准确性背后的秘密是什么？继续阅读以了解构建这个宏伟的导航系统的令人印象深刻的思想。

核电，互联网和GPS之间的共同点是什么？所有这些都是从旨在增强美国在世界其他地区的技术优势的项目开始的。特别是他们的军事的技术优势。互联网将允许长距离的快速通信；核电可能具有破坏性，也可能产生能源；

GPS代表全球定位系统，实际上是由27颗人造卫星组成的网络，这些人造卫星围绕地球。在这27颗卫星中，有24颗正在使用中，其余24颗在故障24颗中的其中之一。根据这些卫星的排列，在任何给定时间，至少有四颗卫星在天空中可见。

与轨道卫星一道，在地球表面有五个监测站：主站（在科罗拉多州）和四个无人站放置在离赤道越近越远的位置（夏威夷是其中之一）。这些无人站从卫星收集数据并转发给主站，主站先解释并进行调整，然后再将适当的数据中继回GPS卫星。

尽管该系统最初是为军事目的设计的，但美国1983年开放了民用系统，这就是为什么我们今天可以使用这些卫星在我们的指尖轻巧地找到离我们最近的星巴克的原因。

Okay, so we have this global system of satellites and stations that are constantly shifting around in the Earth’s atmosphere and relaying data back and forth. How do our mobile devices and car trackers tap into the system to figure out where exactly we are? And if there are so many satellites floating around up there, why does your GPS signal sometimes fail ?

想想您用于GPS导航的内容。无论是TomTom的仪表板支架还是Google的Maps应用程序，想法都是一样的：您的设备是 GPS接收器。换句话说，您的设备从GPS卫星上方接收数据。什么样的数据？简而言之，每颗卫星都会告诉您的设备您与该卫星之间的距离。

在这一点上，您可能会有些困惑，因为您认为与物体之间的距离不仅仅需要精确的距离。位置。而且您说对了！利用与每颗卫星之间的距离，您的GPS设备可以使用称为 trileration 的技术来找到您的位置。

想象一下，您在旷野迷路了。如果您在费城给您的朋友打了电话，而他神奇地知道您离他有多远，他会告诉您您距费城400英里。但是，知道这还不够，因为与单个点的距离可能意味着沿该点围绕400英里半径的圆周上的任何点。

所以您在纽约打电话给第二个朋友城市，他说您在300英里外。现在您有两个距离的圆，并且这些圆上的每个点都是您此时可能处于的潜在位置。如您所见，两个圆在两个点处相交：根据距离数据，您知道自己在这些点中的任意一个。

如果您打电话给第三个朋友，他告诉您如果您距纽瓦克200英里，那么在一个位置上有三个相交的圆。这就是您的位置。

GPS使用了相同的技术，在上述示例中，每颗卫星都可以被视为您的朋友之一。但是，由于卫星可以在3D空间中工作，因此您必须想象球体的交集而不是圆的交集。将该距离数据与您必须站在地球表面（作为第四个球体）上的事实结合起来，就很容易找到您所在的位置。

对于大多数设备，要获得准确的GPS数据尝试连接至少四个卫星。这也是为什么您的设备有时需要很长时间才能更新GPS位置的原因。这也是为什么有时没有信号的原因：您可能已连接到一两个卫星，但这还不够。

当然，GPS的工作原理背后还有很多数学和科学知识。例如，补偿卫星和接收器之间的信号延迟（无线电波仅移动得如此之快）。有没有想过GPS为什么会杀死您手机的电池？这是因为您的手机需要不断纠正计算中的错误。

希望您对GPS及其工作原理有所了解。实际上，直到我对本文进行研究之后，我才真正知道它是如何工作的，其背后的想法既有趣又聪明。如果您仍然不理解它，也许我还没有对它做足够好的解释；在这种情况下，我敦促您在评论中提出问题以进行澄清。

图片来源：通过Shutterstock的GPS网络，通过Shutterstock的GPS电话，通过Shutterstock的GPS卫星