Jak działa nawigacja satelitarna GPS?

• Anna Malinowska
• /
• 27 sierpnia 2019

Co oznacza skrót GPS?

Na początek małe wyjaśnienie – choć nawigację satelitarną zwykliśmy nazywać trzyliterowym skrótem GPS musimy pamiętać, że obecnie to tylko jeden z systemów z których może (ale wcale nie musi korzystać nasz telefon). Nazwa ta dotyczy najpopularniejszego i najstarszego amerykańskiego systemu Global Positioning System – Navigation Signal Timing and Ranging (GPS-NAVSTAR), który na początku rewolucji w sposobie nawigowania miał monopol w przypadku cywilnych rozwiązań.

Obecnie, wiele smartfonów ze średniej a nawet budżetowej półki cenowej posiada możliwość ustalania naszej pozycji za pomocą konkurencyjnych globalnych systemów z innych krajów takich jak GLONASS (Rosja), Galileo (Unia Europejska) czy Beidou (Chiny).

Kupiłem samochód. Ma wady. Co robić? Iga Gradzka

Jak działa nawigacja?

Aby zrozumieć jak działa nawigacja satelitarna należy sobie uświadomić jedno zasadnicze rozróżnienie. Satelity krążące na orbicie i ułatwiające naszą lokalizację to nadajniki, a nasz telefon jest wyłącznie odbiornikiem. Oznacza to, że nasz smartfon nie wysyła do satelitów żadnego sygnału. Nieprawdą jest, że w ten sposób gromadzone są informacje o korkach samochodowych czy położeniu konkretnych osób (dzieje się to w inny sposób, ale o tym za chwilę).

Niezależnie od systemu, każdy z satelitów na orbicie wysyła w kierunku ziemi sygnał w którym znajduje się jego pozycja (a także innych satelitów z konstelacji) oraz tzw. pomiary kodowe. Upraszczając, na podstawie tych danych w odbiorniku (czyli telefonie lub tablecie) dochodzi do ważnych obliczeń dotyczących odległości między nami a satelitą. To jeszcze za mało by dokładnie określić naszą pozycję. Aby było to możliwe, potrzebujemy odebrać taki sygnał z minimum czterech satelitów znajdujących się na okołoziemskiej orbicie. Wówczas nasz sprzęt, na podstawie otrzymanych danych musi „rozwiązać” matematyczne równanie z czterema niewiadomymi – to współrzędne XYZ (długość, szerokość geograficzna i wysokość n.p.m.) oraz… poprawka do zegara odbiornika.

Teoria względności a nawigacja

W tym miejscu należy się ukłon w stronę Alberta Einsteina za szczególną i ogólną teorię względności. Bez nich, korzystanie z nawigacji satelitarnej obarczone byłoby dość dużym błędem, który pod znakiem zapytania stawiałby sens tej technologii. Oznacza to, że w każdej sekundzie, kiedy zauważamy odświeżenie naszej pozycji na mapie prezentowanej na wyświetlaczu system w naszym telefonie dokonuje wielu, bardzo zaawansowanych obliczeń wykorzystujących nie tylko matematykę ale także skomplikowane wzory stosowane w fizyce i astronomii. Efekt jest jeden – uzyskujemy współrzędne geograficzne pozwalające na precyzyjną lokalizację obiektu lub nas samych na kuli ziemskiej – z dokładnością do kilku metrów.

Zakup używanego samochodu – jak złożyć reklamację? Rafał Stępniewski

Jak ustalana jest trasa w nawigacji?

Wbrew obiegowym opiniom, w ustalaniu naszej trasy w nawigacji samochodowej nie biorą udziału satelity. Ich rola ogranicza się wyłącznie do określenia naszej pozycji na mapie. Za całą resztę odpowiedzialne są programy (aplikacje) zainstalowane w naszym telefonie oraz zewnętrzne serwery na których gromadzone są np. informacje o korkach czy innych utrudnieniach przesyłane przez urządzenia innych użytkowników.

Skąd aplikacja wie, że gdzieś jest korek?

Załóżmy, że podróżujemy nad morze. Podobnie jak  tysiące innych kierowców. Część z nich, którzy wyjechali w trasę przed nami stoi w ogromnym korku na obwodnicy Trójmiasta. Prędkość ich poruszania spada do kilku kilometrów na godzinę lub nawet do zera. System obsługujący konkretną mapę – na przykład Google, otrzymuje za pośrednictwem transmisji danych informację, że prędkość pewnej liczby użytkowników na konkretnej trasie znacznie spadła. Taka informacja automatycznie jest odczytywana jako wzrost natężenia ruchu i korek. Jeśli utrudnienia są uciążliwe, system dla innych użytkowników planujących podróż tamtą trasą wyszukuje alternatywną drogę – co ciekawe, większość z tych operacji dzieje się już w naszym telefonie.

O ile przesyłanie informacji o natężeniu ruchu odbywa się bez wiedzy użytkowników (wynika to z regulaminu korzystania z usługi) są również i takie aplikacje (jak np. Yanosik), w których pewne informacje są świadomie wysyłane przez innych – np. o kontrolach prędkości czy wypadkach. Zazwyczaj odbywa się to poprzez kliknięcie danej ikony, tak by ograniczyć do minimum ryzyko dekoncentracji w czasie jazdy. Informacja taka trafia do serwera, a ten umieszcza ją na mapie wszystkich podróżujących w tamtej okolicy. Rozwiązanie, przez wielu uważane jest za technologię, która zastąpi popularne jeszcze nie dawno CB radia.

Nawigacja a bezpieczeństwo

Niezależnie od tego z jak zaawansowanych map korzystamy powinniśmy zachować zasadę ograniczonego zaufania do tego typu nawigacji. Policja apeluje o zwracanie uwagi na znaki. Znane są przypadki, że kierowcy masowo wybierali zamkniętą dla ruchu trasę tylko dlatego, że tak wskazywała im aplikacja w smartfonie. Tak było kilka tygodni temu w Zakopanem, kiedy setki kierowców masowo wybierało zamkniętą drogę jako skrót do stolicy polskich Tatr. W przypadku policyjnej kontroli, tłumaczenie, że tak pokazała nawigacja nie jest żadną linią obrony. Kierowców przecież w pierwszej kolejności obowiązują przepisy ruchu drogowego i zwracanie uwagi na znaki.

Dziękujemy, że przeczytałaś/eś nasz artykuł do końca. Jeśli chcesz być na bieżąco z informacjami prawnymi, zapraszamy do naszego serwisu ponownie!
Jeżeli podobał Ci się artykuł podziel się z innymi udostępniając go w mediach społecznościowych - poniżej masz szybkie linki do udostępnień.