Elämme jo tulevaisuudessa. Meillä on kämmenlaitteita, jotka käyttävät satelliitteja tarkan sijaintimme määrittämiseen melkein missä tahansa planeetalla. Mutta oletko koskaan miettinyt, miten GPS toimii?
GPS-laitteet eivät todellakaan ota yhteyttä satelliitteihin eivätkä lähetä tietoja niille. He saavat tietoja vain satelliiteilta - tietoja lähetetään aina. GPS ei kuitenkaan ole ainoa tapa, jolla laitteet voivat määrittää sijaintisi.
Kuvahyvitys: NASA
Satelliiteista kämmenellesi
Alun perin Yhdysvallat loi maailmanlaajuisen paikannusjärjestelmän sotilaskäyttöön, mutta lopulta se avattiin siviilikäyttöön. Ainakin 24 GPS-satelliittia on aina kiertoradalla ympäri maapalloa, ja ne lähettävät jatkuvasti tietoja.
Satelliitit on järjestetty kiertoradalle siten, että neljä satelliittia näkyy taivaalla mistä tahansa maapallon pisteestä. (Et todellakaan näe niitä, mutta radiolähetyksille on suora polku.) Tämä tarkoittaa, että GPS ei toimi, jos signaaleja estetään - haluat melko suoran polun sinun ja taivaan välille. Maanalaisessa bunkkerissa tai vuoren alla olevassa luolassa se ei toimi.
GPS-satelliitit lähettävät jatkuvasti radiosignaaleja kohti maata. Jokainen lähetys sisältää GPS-satelliitin sijainnin ja signaalin lähetysajan. Jokaisella satelliitilla on atomikello, joten aika on erittäin tarkka.
Kuvahyvitys: Cliff Flickrillä
Kuinka GPS määrittää sijaintisi
Laite, jossa on sisäänrakennettu GPS - riippumatta siitä, onko se oma auton GPS-navigointilaite vai älypuhelin - toimii vain GPS-vastaanottimena. GPS-laite ei todellakaan "ota yhteyttä" satelliitteihin sijainnin määrittämiseksi. Sen sijaan se vain kuuntelee radiosignaaleja, joita lähetetään jatkuvasti näistä satelliiteista.
GPS-vastaanotin ”kuuntelee” neljän tai useamman satelliitin signaaleja. Signaalit lähemmiltä satelliiteilta saapuvat nopeammin, kun taas kaukaisempien satelliittien signaalit saapuvat myöhemmin. (Todellinen aikaero on hyvin pieni, mutta GPS-vastaanotin havaitsee sen.) Vertailemalla signaalin lähetys- ja saapumisaikaa vastaanotin voi arvioida sen suhteellisen etäisyyden kaikista neljästä satelliitista. Trilateraatiota käyttämällä vastaanotin voi sitten määrittää sijaintinsa.
Kolmivaiheinen saattaa kuulostaa hieman monimutkaiselta, mutta se on itse asiassa melko yksinkertaista. Kuvittele, jos joku kertoi sinulle olevan 500 mailin päässä New Yorkista, 800 mailin päässä Miamista ja 700 mailin päässä Kansas Citystä. Näiden tietojen avulla voit määrittää alueen, joka on oikea etäisyys kaikista näistä kaupungeista, ja arvioida nykyinen sijaintisi. Jos kerroimme etäisyytesi neljännestä kaupungista, voit arvioida sijaintisi vielä tarkemmin. Se on kolmivaiheinen pähkinänkuoressa, ja GPS-vastaanottimet tekevät sitä aina, kun käytät niitä.
Kuvahyvitys: Alpha on Flickr
Vaihtoehdot GPS: lle
GPS ei ole ainoa tapa, jolla laitteet voivat arvioida nykyisen sijaintisi. 911-palvelu käyttää solutornin vahvuustietoja matkapuhelinten sijainnin kolmioimiseksi. Tämä toimii samalla tavalla - mittaamalla signaalivahvuuserot useiden solutornien välillä, laite voi arvioida nykyisen sijaintisi.
Jotkin laitteet voivat myös käyttää Wi-Fi-pohjaista paikannusjärjestelmää (WPS) nykyisen sijaintinsa määrittämiseen. Googlen katunäkymäautot ajavat ympäriinsä ja keräävät lähellä olevien tukiasemien nimet ja niiden suhteelliset vahvuudet tietyissä paikoissa. Älypuhelimesi etsii lähellä olevia langattomia verkkoja ja lähettää sitten luettelon heidän nimistään ja signaalin vahvuuksista Googlen palvelimille. Google käyttää heidän tietokantaansa ja arvioi sijaintisi. (Google ei ole ainoa Wi-Fi-pohjaisen paikannusjärjestelmän tietojen toimittaja, mutta se tunnetaan useimmille ihmisille.) Tämä voi olla erityisen kätevää sisätiloissa, joihin GPS-signaalit eivät pääse.
GPS-järjestelmä ei ole myöskään ainoa satelliittiverkko, jota voidaan käyttää paikannukseen. Venäjällä on oma GLONASS-järjestelmä ja Kiinalla BDS. Eurooppa etsii myös omaa vaihtoehtoaan GPS: lle, joka tunnetaan nimellä Galileo. GPS voidaan sulkea tai rajoittaa sodan tai konfliktien aikana, joten kansat haluavat, että omat satelliitit ovat omavaraisia.
Kuvahyvitys: Richard Smith on Flickr
GPS yksinään ei ole yksityisyyden huolenaihe - esimerkiksi jos sinulla on vanha GPS-yksikkö autollesi, se ei todennäköisesti pysty lähettämään sijaintiasi. GPS voi kuitenkin olla yksityisyyden huolenaihe yhdistettynä lähetystekniikkaan. GPS-paikannuslaitteet eivät käytä vain GPS-vastaanottimia - ne tallentavat GPS-tiedot myöhempää hakua varten tai lähettävät GPS-tietoja.
