Wie GPS-Geräte Trilateration verwenden

Trilateration ist eine mathematische Technik, die von a. verwendet wird Global Positioning System (GPS)-Gerät, um die Position, Geschwindigkeit und Höhe des Benutzers zu bestimmen. Durch den ständigen Empfang und die Analyse von Funksignalen von mehreren GPS-Satelliten und die Anwendung der Geometrie von Kreisen, Kugeln und Dreiecken kann ein GPS-Gerät die genaue Entfernung oder Entfernung zu jedem Satelliten berechnen verfolgt.

So funktioniert Trilateration

Trilateration ist eine ausgeklügelte Version der Triangulation, obwohl sie bei ihren Berechnungen nicht die Messung von Winkeln verwendet. Daten von einem einzelnen Satelliten liefern eine allgemeine Position eines Punktes innerhalb eines großen kreisförmigen Bereichs auf der Erdoberfläche. Das Hinzufügen von Daten von einem zweiten Satelliten ermöglicht es dem GPS, die spezifische Position dieses Punktes auf eine Region einzugrenzen, in der sich die beiden Bereiche der Satellitendaten überlappen. Das Hinzufügen von Daten von einem dritten Satelliten liefert eine genaue Position des Punktes auf der Erdoberfläche.

Alle GPS-Geräte benötigen für eine genaue Positionsberechnung drei Satelliten. Daten von einem vierten Satelliten – oder sogar mehr als vier Satelliten – verbessern die Genauigkeit der Punktmessung weiter Standort und lässt auch Faktoren wie die Höhe oder bei Flugzeugen die Höhe zu berechnet. GPS-Empfänger verfolgen routinemäßig vier bis sieben Satelliten gleichzeitig und verwenden Trilateration, um die Informationen zu analysieren.

GPS-Satelliten

Die US-Verteidigungsministerium unterhält die 24 Satelliten, die weltweit Daten übermitteln. Ihr GPS-Gerät kann überall auf der Erde mit mindestens vier Satelliten in Kontakt bleiben, selbst in Waldgebieten oder großen Metropolen mit hohen Gebäuden. Jeder Satellit umkreist die Erde zweimal täglich und sendet regelmäßig Signale aus einer Höhe von etwa 12.500 Meilen zur Erde. Satelliten laufen mit Solarenergie und haben Backup-Batterien.

Wenn ein GPS ausfällt

Wenn ein GPS-Navigator nicht genügend Satellitendaten empfängt, weil er nicht genügend Satelliten verfolgen kann, schlägt die Trilateration fehl. Hindernisse wie große Gebäude oder Berge können auch schwache Satellitensignale blockieren und die genaue Standortberechnung verhindern. Das GPS-Gerät weist den Benutzer auf irgendeine Weise darauf hin, dass es keine korrekten Positionsinformationen liefern kann.

Satelliten können auch vorübergehend ausfallen. Signale können sich aufgrund von Faktoren in der Troposphäre und Ionosphäre, zum Beispiel. Signale können auch bestimmte Formationen und Strukturen auf der Erde anpingen, was einen Trilaterationsfehler verursacht.

GPS-Technologien und -Systeme der Regierung

GPS wurde 1978 mit dem Start des ersten globalen Positionsbestimmungssatelliten eingeführt. Es wurde bis in die 1980er Jahre ausschließlich von der US-Regierung kontrolliert und genutzt. Die gesamte Flotte von 24 von den USA kontrollierten aktiven Satelliten kam erst 1994 zum Einsatz.

Ein GPS-Gerät sendet keine Daten an Satelliten. GPS-Geräte wie Smartphones, die mit der Technologie ausgestattet sind, können auch Telefonsysteme wie Mobilfunkmasten und -netze sowie Internetverbindungen nutzen, um die Standortgenauigkeit weiter zu verbessern. Bei Verwendung dieser beiden letztgenannten Systeme kann ein GPS-Gerät Daten an diese Systeme senden.

Da das GPS-Satellitensystem im Besitz der US-Regierung ist und es den Zugang zum Netzwerk selektiv verweigern oder einschränken kann, haben andere Länder ihre eigenen GPS-Satellitennetzwerke entwickelt. Diese beinhalten:

• Chinas BeiDou-Navigationssatellitensystem
• Russlands globales Satellitennavigationssystem (GLONASS)
• Das Galileo-Positionierungssystem der Europäischen Union
• Indiens indisches regionales Navigationssatellitensystem (IRNSS), auch bekannt als NAVIC