Trilateracja jest matematyczną techniką używaną przez urządzenie globalnego systemu pozycjonowania (GPS) do określania pozycji użytkownika, prędkości i wysokości. Dzięki ciągłemu odbieraniu i analizowaniu sygnałów radiowych z wielu satelitów GPS i zastosowaniu geometrii okręgów, sfer i trójkątów urządzenie GPS może obliczyć dokładną odległość lub zasięg każdego śledzonego satelity.
Jak działa trilateracja
Trilateracja jest wyrafinowaną wersją triangulacji, chociaż nie wykorzystuje pomiaru kątów w swoich obliczeniach. Dane z jednego satelity zapewniają ogólną lokalizację punktu w dużym kolistym obszarze na powierzchni Ziemi. Dodanie danych z drugiego satelity pozwala GPSowi zawęzić określoną lokalizację tego punktu do regionu, w którym nakładają się dwa obszary danych satelitarnych. Dodanie danych z trzeciego satelity zapewnia dokładną pozycję punktu na powierzchni Ziemi.
Wszystkie urządzenia GPS wymagają trzech satelitów do dokładnego obliczenia pozycji. Dane z czwartego satelity - lub nawet więcej niż czterech satelitów - dodatkowo zwiększają precyzję położenia punktu, a także pozwalają na obliczenie takich czynników, jak wysokość lub, w przypadku samolotu, wysokość. Odbiorniki GPS rutynowo śledzą od czterech do siedmiu satelitów jednocześnie i używają trilateracji do analizy informacji.
Satelity GPS
Departament Obrony Stanów Zjednoczonych utrzymuje 24 satelity, które przekazują dane na całym świecie. Twoje urządzenie GPS może pozostać w kontakcie z co najmniej czterema satelitami, niezależnie od tego, gdzie jesteś na ziemi, nawet w obszarach zadrzewionych lub w dużych metropoliach z wysokimi budynkami. Każdy satelita okrąża Ziemię dwa razy dziennie, regularnie wysyłając sygnały na Ziemię z wysokości około 12 500 mil. Satelity działają na energię słoneczną i mają zapasowe baterie.
Gdy GPS się nie powiedzie
Gdy nawigator GPS otrzymuje niewystarczające dane satelitarne, ponieważ nie jest w stanie śledzić wystarczającej liczby satelitów, trilateracja kończy się niepowodzeniem. Przeszkody, takie jak duże budynki lub góry, mogą również blokować słabe sygnały satelitarne i uniemożliwiać dokładne obliczenie lokalizacji. Urządzenie GPS ostrzeże użytkownika w pewien sposób, że nie jest w stanie podać prawidłowych informacji o pozycji.
Satelity mogą również czasowo ulec awarii. Sygnały mogą poruszać się zbyt wolno ze względu na czynniki w troposferze i jonosferze, na przykład. Sygnały mogą również odpytywać niektóre formacje i struktury na Ziemi, powodując błąd trilateracji.
Rządowe technologie i systemy GPS
GPS został wprowadzony w 1978 roku wraz z uruchomieniem pierwszego globalnego satelity pozycjonującego. Był kontrolowany i używany wyłącznie przez rząd USA do 1980 roku. Pełna flota 24 aktywnych satelitów kontrolowanych przez USA nie weszła w życie do 1994 roku.
Urządzenie GPS nie wysyła danych do satelitów. Urządzenia GPS, takie jak smartfony wyposażone w tę technologię, mogą również wykorzystywać systemy telefoniczne, takie jak wieże i sieci telefonii komórkowej oraz połączenia internetowe, aby jeszcze bardziej zwiększyć dokładność lokalizacji. Podczas korzystania z tych ostatnich dwóch systemów urządzenie GPS może wysyłać dane do tych systemów.
Ponieważ system satelitarny GPS jest własnością rządu USA i może selektywnie odmawiać lub ograniczać dostęp do sieci, inne kraje opracowały własne satelitarne sieci GPS. Obejmują one:
- System nawigacji satelitarnej BeiDou w Chinach
- Rosyjski globalny system nawigacji satelitarnej (GLONASS)
- System pozycjonowania Galileo Unii Europejskiej
- Indyjski regionalny system nawigacji satelitarnej (IRNSS), znany również jako NAVIC
