Vi lever redan i framtiden. Vi har handhållna enheter som använder satelliter för att hitta våra exakta platser nästan var som helst på planeten. Men har du någonsin undrat hur GPS fungerar?
GPS-enheter kontaktar faktiskt inte satelliter och överför information till dem. De tar endast emot data från satelliter - data som alltid överförs. GPS är dock inte det enda sättet enheter kan bestämma din plats på.
Bildkredit: NASA
Från satelliter till din handflata
Det globala positioneringssystemet skapades ursprungligen av Förenta staterna för militärt bruk, men öppnades så småningom för civilt bruk. Minst 24 GPS-satelliter är alltid i en bana runt jorden och de sänder ständigt data.
Satelliterna är ordnade i omlopp så att fyra satelliter är synliga på himlen från vilken punkt som helst på jorden. (Du kan faktiskt inte se dem, men det finns en direkt sökväg för radiosändningarna.) Det betyder att GPS inte fungerar om signalerna blockeras - du vill ha en ganska direkt väg mellan dig och himlen. I en underjordisk bunker eller i en grotta under ett berg fungerar det inte.
GPS-satelliter sänder ständigt radiosignaler mot jorden. Varje sändning inkluderar GPS-satellitens läge och tiden då signalen skickades. Varje satellit har en atomur ombord, så tiden är mycket exakt.
Bildkredit: Cliff på Flickr
Hur GPS bestämmer din plats
En enhet med inbyggd GPS - oavsett om det är en dedikerad GPS-navigationsenhet eller en smartphone - fungerar bara som en GPS-mottagare. En enhet med GPS "kontaktar" faktiskt inte satelliter för att bestämma dess plats. Istället är det bara att lyssna på radiosignaler som sänds från dessa satelliter hela tiden.
En GPS-mottagare "lyssnar" efter signaler från fyra eller flera satelliter. Signaler från de närmare satelliterna kommer fram tidigare, medan signaler från de längre satelliterna kommer senare. (Den faktiska tidsskillnaden är väldigt liten men kan detekteras av GPS-mottagaren.) Genom att jämföra tiden som signalen sändes och den tid som signalen kom fram kan mottagaren uppskatta dess relativa avstånd från alla fyra satelliterna. Med hjälp av trilateration kan mottagaren sedan bestämma sin plats.
Trilateration låter kanske lite komplicerat, men det är faktiskt ganska enkelt. Föreställ dig om någon sa till dig att du befann dig 800 miles från New York, 800 miles från Miami och 700 miles från Kansas City. Med den här informationen kan du bestämma en region som är rätt avstånd från alla dessa städer och uppskatta din nuvarande plats. Om vi berättade ditt avstånd från en fjärde stad kan du uppskatta din plats ännu mer exakt. Det är trilateration i ett nötskal, och det är vad GPS-mottagare gör när du använder dem.
Bildkredit: Alpha på Flickr
Alternativ till GPS
GPS är inte det enda sättet enheter kan uppskatta din nuvarande plats på. 911-tjänsten använder information om celltornstyrka för att triangulera mobiltelefonernas position. Detta fungerar på liknande sätt - genom att mäta skillnaderna i signalstyrka mellan flera celltorn kan din enhet uppskatta din nuvarande plats.
Vissa enheter kan också använda ett Wi-Fi-baserat positioneringssystem (WPS) för att bestämma deras nuvarande plats. Googles street view-lastbilar kör runt och fångar namnen på närliggande åtkomstpunkter och deras relativa styrkor på vissa platser. Din smartphone söker efter närliggande trådlösa nätverk och skickar sedan en lista med deras namn och signalstyrkor till Googles servrar. Google använder deras databas och uppskattar var du är. (Google är inte den enda leverantören av Wi-Fi-baserade data för positioneringssystem, men det är den som de flesta kommer att känna till.) Detta kan vara särskilt bekvämt på inomhusplatser som GPS-signaler inte når.
GPS-systemet är inte heller det enda nätverket av satelliter som kan användas för positionering. Ryssland har sitt eget GLONASS-system och Kina har BDS. Europa arbetar också med sitt eget alternativ till GPS, känt som Galileo. GPS kan stängas av eller begränsas i tider av krig eller konflikt, så nationer vill att deras egna satelliter ska vara självförsörjande.
Bildkredit: Richard Smith på Flickr
GPS på egen hand är inte en integritetsfråga - om du till exempel har en gammal GPS-enhet för din bil kan den troligen inte överföra din plats. GPS kan dock vara ett integritetsproblem när det kombineras med sändningsteknik. GPS-spårningsenheter använder inte bara GPS-mottagare - de lagrar GPS-data för senare hämtning eller överför GPS-data.
