Как спутники GPS определяют моё местоположение?
Телефон показывает мою точку на карте с точностью до метров. Как спутники GPS определяют местоположение и сколько спутников для этого нужно?
2 ответа
GPS работает по принципу измерения времени прихода сигналов от нескольких спутников.
Каждый GPS-спутник постоянно передаёт радиосигнал: «я нахожусь вот здесь, и сейчас такое-то точное время». Сигнал летит со скоростью света c ≈ 300 000 км/с. Твой телефон засекает, сколько времени сигнал шёл, и умножает на скорость света — получает расстояние до этого спутника.
Одно расстояние задаёт сферу вокруг спутника, на которой ты где-то находишься. Два спутника — пересечение двух сфер (окружность). Три — почти точка. Этот метод называется трилатерация.
На практике нужен минимум 4 спутника: три дают координаты (широту, долготу, высоту), а четвёртый нужен, чтобы исправить неточность часов в твоём телефоне. Дело в том, что ошибка времени даже в одну тысячную секунды даёт промах в сотни километров — поэтому точность времени критична, на спутниках стоят атомные часы.
Частая ошибка: думать, что спутник «видит» телефон. Нет — телефон только принимает сигналы и считает расстояния сам. Спутник о тебе ничего не знает.
Интересно: из-за эффектов теории относительности часы на спутниках идут чуть иначе, и это приходится учитывать, иначе GPS «уплывал» бы на километры в день.
Кратко: телефон ловит сигналы от спутников, по задержке считает расстояние до каждого, и на пересечении нескольких сфер находит свою точку. Нужно минимум 4 спутника — три для координат и один для корректировки часов. Сам телефон ничего не передаёт, только слушает.