Warum werden vier GPS-Satelliten benötigt, um meine Position zu finden? Es gibt zwei Möglichkeiten, dies zu erklären: mathematisch und visuell.
Denk daran, als du ein Kind warst, im Mathematikunterricht, und der Lehrer sagte: „Um nach [x] Unbekannten zu suchen, brauchen wir [x] Gleichungen“? Nun, das ist bei GPS der Fall. Wir müssen vier Unbekannte bestimmen: Position (x.y.z) und Taktfehler (Ihr GPS-Empfänger hat wahrscheinlich keine Atomuhr wie die Satelliten). Jeder Satellit liefert die Informationen für eine Gleichung. Also, wir kennen die Positionen der Satelliten (X, Y, Z 1-4) und wir kennen die unkorrigierte Entfernung zu jedem Satelliten (r 1-4). Der unkorrigierte Abstand ist die Lichtgeschwindigkeit multipliziert mit der unkorrigierten Signallaufzeit.
In diesem Beispiel habe ich die ISS verwendet, aber das gleiche Prinzip gilt für Sie in Ihrem Auto sitzen.
Visuell: Jeder GPS-Satellit sendet ein Signal, das Pseudozufallscode und den Zustandsvektor des Satelliten enthält. Das gleiche Signal wird vom GPS-Empfänger erzeugt. Wenn die zwei Signale verglichen werden, wird festgestellt, dass das Signal vom Satelliten hinter demjenigen des Empfängers zurückbleibt, aufgrund der Zeit, die das Signal benötigt, um vom Satelliten zum Empfänger zu gelangen.
Hier ist eine Abbildung, die das Konzept mit der ISS zeigt, aber die gleiche Idee gilt für einen bodengestützten Empfänger.
Dies zeigt an, dass sich der Empfänger irgendwo in der Sphäre befindet, die den Satelliten umgibt und einen Radius hat, der gleich der Entfernung des Signals ist.
Wiederholen Sie diesen Vorgang mit einem anderen Satelliten und wir werden den Ort auf den Donut, der durch den Schnittpunkt der beiden Sphären gebildet wird, eingegrenzt haben.
Wiederholen Sie dies mit einem dritten Satelliten und wir haben die Position des Empfängers auf zwei mögliche Punkte eingeengt. Oft ist einer dieser Punkte unlogisch, so dass die Lösung definiert werden kann. Manchmal wird ein vierter Satellit benötigt.
Diese Frage erschien ursprünglich auf Quora. Stellen Sie eine Frage, erhalten Sie eine gute Antwort. Lernen Sie von Experten und greifen Sie auf Insiderwissen zu. Sie können Quora auf Twitter, Facebook und Google+ folgen. Mehr Fragen:
- GPS: Funktionieren GPS-Geräte nur mit einem Satelliten? Warum oder warum nicht?
- Satelliten: Warum zeigen ISS-Fotos keine der tausenden Satelliten, die die Erde umkreisen?
- Wissenschaft des täglichen Lebens: Was sind einige der einfachsten, aber erstaunlichen Innovationen?
Street Cities auf Palmtop