Tengo el GPS en mi teléfono, pero sólo tengo una idea muy aproximada de cómo funciona. He revisado el artículo de la Wikipedia , pero que se han ido por encima de mi cabeza (no puedo entender que las matemáticas y otras extrañas cosas). Por favor explique su trabajo, en simples palabras.
Lo que creo es que se envía la señal de los satélites, satélites comprueba la ubicación del dispositivo de envío y la respuesta con la ubicación del dispositivo.
Los receptores GPS calcular la posición primera en un sistema de coordenadas conocido como ECEF XYZ. Eso solo significa que la Tierra Centrada en la Tierra Fijo xyz. El WGS84 define el centro de la tierra es dada las coordenadas 0,0,0. El eje x se extiende desde el centro, hasta un punto en el ecuador, donde la longitud es 0 y, por supuesto, en la negativa de la dirección a un punto en el ecuador, donde la longitud es de 180 grados. El eje se extiende desde el origen en el centro de la tierra, hasta un punto en el ecuador, donde la longitud es de 90 grados este (de la + dirección) y una longitud de 90 grados oeste (de la dirección). Por último, el eje z es el mismo que el de la tierra eje polar. Que es, se extiende hacia el polo norte (+) y el polo sur (-). Todo esto está bien y dandy, pero si me dio las coordenadas de una posición en este sistema de coordenadas, pocas personas serían capaces de decir, incluso cerca de dónde era. Todos estamos mucho más familiarizados con la latitud, longitud y elevación. Por lo general, los fabricantes de GPS se encargará de traducir el ECEF coordenadas XYZ de lat/lon/elev coordenadas que podemos entender. Para la latitud y la longitud.
GPS receptores son sólo eso. el teléfono transmite su ubicación cuando hace su apretón de manos a los más cercanos antena celular.
La señal de GPS es en realidad una señal de tiempo. Cada satélite envía datos que incluye:
Ahora, el receptor calcula la distancia a los satélites: distancia = tiempo * velocidad. La velocidad es una constante ( + , - la corrección de errores). El receptor, a continuación, obtiene varias distancias a los diferentes satélites para poder calcular su ubicación.
Tenga en cuenta que cuatro distancias a lugares conocidos (satélites) son suficientes para determinar la ubicación del receptor. Imagine que usted empate de cuatro cuerdas a cuatro diferentes objetos estacionarios y otros extremos de las cuerdas a su dedo. Sólo hay uno (o ninguno) posición en la que todas las cadenas están apretados.
Para ser más precisos, el tiempo en la ecuación anterior es en relación al tiempo de los otros satélites. En pocas palabras, usted necesita un satélite a ser su tiempo de referencia. La larga explicación es que hay un nuevo parámetro libre que se requiere para resolver un grupo de ecuaciones. Ver los comentarios y Ibrahims respuesta para más detalles.
Creo que debe ser mencionado que el (atómica) relojes de los satélites que se están ejecutando (marcando) más rápido que los relojes en la superficie de la Tierra debido a los efectos relativistas - dilatación del tiempo debido a que el satélite del movimiento relativo a la Tierra (dilatación del Tiempo) y debido a la diferencia entre el potencial gravitacional en órbita del satélite y en la superficie de la Tierra (Gravitacional de la dilatación del tiempo).
Los ingenieros deben tomar estos efectos pequeños en cuenta, de lo contrario el GPS no darle su lugar correcto (la diferencia de tiempo en los relojes continuamente crecerá con el tiempo, así la posición de los errores también crecerá, y el GPS se convertirá en inútil como un sistema de navegación).
Hay 24 satélites en todo el mundo cada uno de ellos transmitir:
La distancia entre nosotros y el satélite debe ser igual a la diferencia en el tiempo que se tomó para recibir los datos enviados por el satélite multiplicado por la velocidad de la luz(c). d=(t2-t1)*c.
Recuerda cómo en matemáticas de la distancia entre dos puntos es d = sqrt((x1-x2)^2+(y1-y2)^2)). La misma ecuación se utiliza, pero ahora tenemos x,y,z en lugar de sólo de x,y.
Parece que tiene 3 incógnitas, que es la posición del receptor (x,y,z). Sin embargo, existe un sesgo en el tiempo debido a la relatividad y computacional retrasos. Puesto que el valor de c es tan grande, se puede crear grandes errores, tratamos este sesgo como un desconocido.
Así que tenemos incógnitas tenemos cuatro ecuaciones para resolver el problema. Por lo tanto, utilizamos la ecuación de la distancia con 4 satélites diferentes. Tenemos cuatro ecuaciones no lineales, que es un mínimo para bloquear su posición, pero si hay más satélites disponibles más ecuaciones pueden ser utilizados para dar mejores resultados.
Estas ecuaciones se resuelven de forma iterativa, ya que no son lineales. Usted no puede utilizar la eliminación y la espalda-método de sustitución(que es enseñado en la escuela las clases de matemáticas). El procesador repetidamente resuelve el conjunto de ecuaciones por medio de una estimación inicial y cada vez que el uso de los resultados de la iteración anterior como la estimación para obtener mejores resultados hasta que se alcanza un punto donde la otra iteración da un cambio muy pequeño.
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