Trilateration - это математический метод, используемый устройством глобальной системы определения местоположения (GPS) для определения положения, скорости и высоты пользователя. Постоянно получая и анализируя радиосигналы с нескольких спутников GPS и применяя геометрию окружностей, сфер и треугольников, устройство GPS может рассчитывать точное расстояние или диапазон для каждого отслеживаемого спутника.
Как работает трилатерация
Trilateration - сложная версия триангуляции, хотя в расчетах не используется измерение углов. Данные с одного спутника обеспечивают общее расположение точки в большой круговой области на поверхности Земли. Добавление данных со второго спутника позволяет GPS сузить конкретное местоположение этой точки до области, где две области спутниковых данных перекрываются. Добавление данных с третьего спутника обеспечивает точное положение точки на поверхности Земли.
Все GPS-устройства требуют трех спутников для точного расчета положения. Данные четвертого спутника, или даже более четырех спутников, еще больше повышают точность местоположения точки, а также позволяют рассчитывать такие величины, как высота или, в случае летательных аппаратов, высоту. GPS-приемники обычно отслеживают от четырех до семи спутников одновременно и используют трилатерацию для анализа информации.
GPS-спутники
Министерство обороны США поддерживает 24 спутника, которые ретранслируют данные по всему миру. Ваше устройство GPS может оставаться на связи, по крайней мере, с четырьмя спутниками независимо от того, где вы находитесь на земле, даже в лесистых районах или крупных мегаполисах с высокими зданиями. Каждый спутник вращается вокруг Земли дважды в день, регулярно посылая сигналы на Землю с высоты около 12 500 миль. Спутники работают на солнечной энергии и имеют резервные батареи.
Когда GPS не работает
Когда GPS-навигатор получает недостаточные спутниковые данные, поскольку он не способен отслеживать достаточное количество спутников, трилатерация терпит неудачу. Препятствия, такие как большие здания или горы, также могут блокировать слабые спутниковые сигналы и предотвращать точный расчет местоположения. Устройство GPS будет предупреждать пользователя каким-то образом о том, что оно не может предоставить правильную информацию о местоположении.
Спутники также могут временно не работать. Сигналы могут двигаться слишком медленно из-за факторов в тропосфере и ионосфере, например. Сигналы могут также отскакивать от некоторых образований и структур на Земле, вызывая ошибку трилатерации.
Государственные технологии и системы GPS
GPS был введен в 1978 году с запуском первого глобального спутника позиционирования. Он контролировался и использовался исключительно правительством США до 1980-х годов. Полный парк из 24 активных спутников, контролируемых США, не использовался до 1994 года.
Устройство GPS не отправляет данные на спутники. GPS-устройства, такие как смартфоны, оснащенные технологией, также могут использовать телефонные системы, такие как башни сотовых телефонов и сети, а также интернет-соединения для дальнейшего повышения точности местоположения. При использовании этих последних двух систем устройство GPS может отправлять данные в эти системы.
Поскольку спутниковая система GPS принадлежит правительству США, и она может выборочно отрицать или ограничивать доступ к сети, другие страны разработали свои собственные спутниковые сети GPS. Они включают:
- Китайская навигационная спутниковая система BeiDou
- Глобальная навигационная спутниковая система России (ГЛОНАСС)
- Система позиционирования Galileo Европейского союза
- Индийская региональная навигационная спутниковая система Индии (IRNSS), также известная как NAVIC
