كيف GPS يعمل فعلا
نحن نعيش بالفعل في المستقبل. لدينا أجهزة محمولة تستخدم الأقمار الصناعية لتحديد مواقعنا الدقيقة في أي مكان تقريبًا على هذا الكوكب. ولكن هل سبق لك أن تساءلت عن كيفية عمل GPS?
لا تتصل أجهزة GPS فعليًا بالأقمار الصناعية وتقوم بنقل المعلومات إليها. لا يتلقون سوى البيانات من الأقمار الصناعية - البيانات التي يتم نقلها دائمًا. ومع ذلك ، فإن نظام تحديد المواقع العالمي لا يمثل الطريقة الوحيدة التي تستطيع بها الأجهزة تحديد موقعك.
ائتمان الصورة: ناسا
من الأقمار الصناعية إلى كف يدك
تم إنشاء نظام تحديد المواقع العالمي في الأصل من قبل الولايات المتحدة للاستخدام العسكري ، ولكن تم فتحه في النهاية للاستخدام المدني. ما لا يقل عن 24 من الأقمار الصناعية GPS هي دائما في مدار حول الأرض ، وأنهم يبثون البيانات باستمرار.
يتم ترتيب الأقمار الصناعية في المدار بحيث يمكن رؤية أربعة أقمار صناعية في السماء من أي نقطة على الأرض. (لا يمكنك رؤيتها فعلاً ، ولكن هناك مسار مباشر لإرسالات الراديو). وهذا يعني أن نظام تحديد المواقع لا يعمل إذا تم حظر الإشارات - فستحتاج إلى مسار مباشر إلى حد ما بينك وبين السماء. في مخبأ تحت الأرض أو في كهف تحت جبل ، لن ينجح ذلك.
ترسل الأقمار الصناعية لنظام GPS باستمرار إشارات لاسلكية باتجاه الأرض. يتضمن كل إرسال موقع القمر الصناعي GPS والوقت الذي تم فيه إرسال الإشارة. كل قمر صناعي لديه ساعة ذرية على متن الطائرة ، لذا فإن الوقت دقيق للغاية.
صورة الائتمان: كليف على فليكر
كيف يحدد GPS موقعك
جهاز يعمل بنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) المدمج - سواء أكان وحدة GPS مخصصة في السيارة أو هاتف ذكي - يعمل فقط كمستقبل GPS. الجهاز المزود بنظام GPS ليس في الواقع "اتصال" بالأقمار الصناعية لتحديد موقعه. بدلا من ذلك ، فإنه مجرد الاستماع للإشارات اللاسلكية التي يتم بثها من هذه الأقمار الصناعية في كل وقت.
جهاز استقبال GPS "يستمع" للحصول على إشارات من أربعة أو أكثر من الأقمار الصناعية. وستصل الإشارات من الأقمار الصناعية الأقرب في وقت أقرب ، في حين ستصل الإشارات القادمة من الأقمار الصناعية الأبعد في وقت لاحق. (فرق الوقت الفعلي صغير جداً ، ولكن يمكن أن يكتشفه جهاز الاستقبال GPS). وبمقارنة الوقت الذي تبث فيه الإشارة والوقت الذي وصلت فيه الإشارة ، يمكن للمستقبِل تقدير المسافة النسبية له من جميع السواتل الأربعة. باستخدام trilateration ، يمكن للمستقبل بعد ذلك تحديد موقعه.
قد يبدو الترابط معقدًا بعض الشيء ، لكنه في الواقع بسيط إلى حد ما. تخيل لو أخبرك شخص ما أنك على بعد 500 ميل من نيويورك ، و 800 ميل من ميامي ، و 700 ميل من كانساس سيتي. باستخدام هذه المعلومات ، يمكنك تحديد المنطقة التي هي المسافة الصحيحة من جميع هذه المدن وتقدير موقعك الحالي. إذا أبلغناك عن المسافة التي تفصلها عن مدينة رابعة ، يمكنك تقدير موقعك بدقة أكثر. هذا هو trilateration باختصار ، وهو ما تفعله أجهزة استقبال GPS كلما كنت تستخدمها.
Image Credit: Alpha on Flickr
بدائل لنظام تحديد المواقع
نظام تحديد المواقع العالمي ليس الطريقة الوحيدة التي يمكن للأجهزة من خلالها تقدير موقعك الحالي. تستخدم خدمة 911 معلومات عن قوة برج الهاتف لتثليث موضع الهواتف المحمولة. يعمل هذا بطريقة مشابهة - من خلال قياس اختلافات قوة الإشارة بين أبراج الخلايا المتعددة ، يمكن لجهازك تقدير موقعك الحالي.
يمكن لبعض الأجهزة أيضًا استخدام نظام تحديد المواقع على أساس Wi-Fi لتحديد موقعها الحالي. تجول شاحنات عرض الشوارع من Google ، لالتقاط أسماء نقاط الوصول القريبة وقوتها النسبية في بعض المواقع. يفحص هاتفك الذكي الشبكات اللاسلكية القريبة ، ثم يرسل قائمة بأسماء المستخدمين ونقاط قوة الإشارة إلى خوادم Google. تستخدم Google قاعدة بياناتها وتقديراتها أينما كنت. (ليس Google هو المزود الوحيد لبيانات نظام تحديد المواقع المستندة إلى Wi-Fi ، ولكنه هو الأكثر إلمامًا لدى الأشخاص). يمكن أن يكون هذا مناسبًا بشكل خاص في الأماكن الداخلية..
نظام GPS ليس الشبكة الوحيدة من الأقمار الصناعية التي يمكن استخدامها لتحديد المواقع ، إما. روسيا لديها نظام GLONASS الخاص بها والصين لديها BDS. تعمل أوروبا أيضًا على بديلها الخاص عن نظام تحديد المواقع العالمي ، المعروف باسم Galileo. يمكن إغلاق نظام تحديد المواقع أو تقييده في أوقات الحرب أو النزاع ، لذلك تريد الدول أن تكون أقمارها الصناعية ذاتية الاكتفاء.
Image Credit: ريتشارد سميث على Flickr
لا يمثل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) بمفرده مشكلة تتعلق بالخصوصية - على سبيل المثال ، إذا كان لديك وحدة GPS قديمة لسيارتك ، فمن المحتمل أنه غير قادر على نقل موقعك. ومع ذلك ، قد يكون نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) موضع اهتمام للخصوصية عند دمجه مع تقنية الإرسال. لا تستخدم أجهزة تتبع GPS أجهزة الاستقبال GPS فقط - فهي تقوم بتخزين بيانات GPS لاسترجاعها لاحقًا أو نقل بيانات GPS.
