Πώς λειτουργούν οι δέκτες GPS;

Οι δέκτες του Παγκόσμιου Συστήματος Εντοπισμού Θέσης (GPS) χρησιμοποιούν μια ενδιαφέρουσα τεχνική για να εμποδίσουν τους ανθρώπους να χαθούν. Ωστόσο, δεν είναι όλοι οι δέκτες GPS ίσοι. Μερικοί από τους λιγότερο ακριβούς, μεγέθους «τσέπης» δέκτες GPS μπορεί να έχουν μεγαλύτερη δυσκολία να σας πουν πού βρίσκεστε όταν χρησιμοποιούνται σε περιοχές με πυκνό δάσος, για παράδειγμα. Ωστόσο, οι περισσότεροι δέκτες GPS μπορούν να αποτρέψουν με ακρίβεια κάποιον από το να χαθεί ή να τον βοηθήσουν να βρει μια διέξοδο αν χαθεί.

Οι δέκτες GPS είναι ενσωματωμένοι σε ένα σύστημα 27 δορυφόρων που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τη Γη. Κάθε ένα από αυτά έχει ένα ηλεκτρονικό αλμανάκ που τους λέει πού πρέπει να βρίσκεται κάθε δορυφόρος ανά πάσα στιγμή. Λαμβάνουν δεδομένα από τους δορυφόρους σχετικά με το πού βρίσκεται ο δέκτης. Ο τρόπος με τον οποίο λειτουργεί αυτό είναι μέσω μιας τεχνικής που ονομάζεται τρισδιάστατη τριπλάσιο.

Όταν ένα άτομο προσπαθεί να βρει την τοποθεσία του, ο δέκτης GPS λαμβάνει σήματα από τρεις ή περισσότερους από τους πλησιέστερους δορυφόρους. Κάθε δορυφόρος μετρά τους δέκτες GPS ως απόσταση από τον δορυφόρο. Με περισσότερες μετρήσεις έρχεται μεγαλύτερη ακρίβεια, καθώς κάθε νέα μέτρηση βοηθά στον ακριβή προσδιορισμό της ακριβούς θέσης του ατόμου στη γη.

Βοηθά να το κατανοήσουμε αυτό αξιολογώντας τη δισδιάστατη τριπλευροποίηση. Ένας χαμένος ρωτά τρεις ανθρώπους για οδηγίες. Του λέει το πρώτο πρόσωπο: «Είσαι 80 μίλια από το Σακραμέντο». Το δεύτερο άτομο του λέει «Είσαι 40 μίλια από το Σαν Χοσέ». Το τρίτο πρόσωπο παρατηρεί: «Είσαι 60 μίλια από τη Σάντα Ρόζα». Συγκρίνοντας αυτές τις τιμές, το άτομο θα μπορούσε να συμπεράνει ότι βρίσκεται στο Σαν Φρανσίσκο. Περισσότερες πληροφορίες θα έκαναν αυτές τις συγκρίσεις ακόμα πιο εύκολες.

Οι δορυφόροι και οι δέκτες GPS χρησιμοποιούν τρισδιάστατη τριγωνοποίηση αφού δεν μετρούν επίπεδες αποστάσεις, αλλά αποστάσεις από δορυφόρους στη γη. Οι περισσότεροι άνθρωποι βρίσκονται εντός του εύρους λήψης τουλάχιστον τριών δεκτών GPS ανά πάσα στιγμή, και αυτό βοηθάει να προσδιορίσουν συγκεκριμένα πού βρίσκονται. Η μεγαλύτερη ακρίβεια επιτυγχάνεται όταν οι δέκτες GPS μπορούν να φτάσουν τουλάχιστον τέσσερις δορυφόρους.

Οι δέκτες GPS μετρούν την απόσταση μετρώντας το χρόνο που χρειάζεται για να φτάσει ένα σήμα σε έναν δεδομένο δορυφόρο. Κανονικά, για να έχετε την καλύτερη ακρίβεια, τόσο ο δέκτης GPS όσο και ο δορυφόρος θα απαιτούσαν ατομικά ρολόγια για εξαιρετική ακρίβεια. Ωστόσο, τα ατομικά ρολόγια είναι εξαιρετικά ακριβά. Έτσι μόνο ο δορυφόρος είναι εξοπλισμένος με ατομικό ρολόι. Οι δέκτες GPS διαθέτουν ένα ρολόι χαλαζία που επαναφέρει σύμφωνα με τις δορυφορικές μετρήσεις από ένα ατομικό ρολόι.
Ορισμένες ανακρίβειες εμφανίζονται στους δέκτες GPS επειδή βασίζονται στην υπόθεση ότι τα ραδιοκύματα θα ταξιδεύουν όλα με την ίδια ταχύτητα. Αυτή δεν είναι η περίπτωση. Στις πόλεις, τα ραδιοκύματα μπορούν να αναπηδήσουν από ουρανοξύστες και να παραμορφώσουν τα αποτελέσματα. Μία από τις επιδιορθώσεις για αυτό είναι να υπάρχουν σταθεροί σταθμοί GPS στη γη που μπορούν να βλέπουν τα αποτελέσματα του GPS και να διορθώνουν γνωστά προβλήματα.

Γίνονται συνεχείς τροποποιήσεις σε νεότερους δέκτες GPS για να λαμβάνουν τα σήματα περισσότερων δορυφόρων και να λαμβάνουν υπόψη μικρές αλλαγές που θα μπορούσαν να επηρεάσουν τις μετρήσεις. Ωστόσο, με τους δέκτες GPS βρισκόμαστε στο δρόμο να βάλουμε τον εαυτό μας στη θέση να μην χαθούμε ποτέ ξανά.