Fysiske Prinsipper for GPS
GPS er en forkortelse for Global Positioning System, et satellittbasert navigasjonssystem som lar hvem som helst med en GPS-mottaker for å bestemme deres tredimensjonal posisjon på, eller over, overflaten av jorden. GPS består av en konstellasjon av 24 satellitter, seks bakkestasjoner rundt om i verden og GPS-mottakere, som kan være håndholdt eller montert i kjøretøy, skip eller fly.
grunnleggende prinsipp
De fysiske prinsippene for GPS inkluderer kvanteteorien, noe som førte til oppfinnelsen av atomklokken, og Einsteins generelle relativitetsteorien. Det grunnleggende prinsipp bak GPS, er imidlertid måling av avstand eller rekkevidde, mellom satellittene og mottakeren. Signalet fra hver satellitt, beveger seg med lysets hastighet, tar en begrenset mengde tid til å komme til overflaten av jorden. En GPS-mottaker beregner avstanden til en satellitt ved å multiplisere differansen mellom det tidspunkt et signal er mottatt og den tid den ble sendt av lysets hastighet.
triangulering
En GPS-mottaker beregner sin presise breddegrad, lengdegrad og høyde ved å måle avstanden til fire separate GPS-satellitter. Hvis GPS-mottakeren måler avstanden til en enkelt GPS-satellitt, kan den bestemme at det er et eller annet sted på en imaginær sfære med radius lik avstanden til satellitten. Hvis den måler avstanden til to satellitter, kan det bestemme at det er et sted på linjen der de to sfærene krysser hverandre. Hvis den måler avstanden til en tredje og en fjerde satellitt, kan den beregne den nøyaktige geografiske posisjon.
Tidsmåling
Signaler fra GPS-satellitter reise til jorden ved lysets hastighet, så nøyaktig tidsmåling er viktig for driften av GPS. GPS-satellitter utføre de mest nøyaktige klokker tilgjengelig, kjent som atomuret, som er nøyaktig til en milliarddels sekund per dag. Disse klokkene tillate GPS-satellitter til å kringkaste signalene som er synkronisert med de fra andre satellitter.
Tidskorrigering
Einsteins generelle relativitetsteorien spår riktig, og forklarer at tyngdekraften virker tregere, eller utvider seg, flyten av tid. Med andre ord forskjellen mellom styrken av gravitasjonsfeltet på overflaten av Jorden og 12.000 miles eller mer over det betyr at klokken på en GPS-mottaker driver en brøkdel av et sekund langsommere enn klokken på en GPS-satellitt. Satellittbaserte klokker er bevisst konstruert for å kjøre litt saktere, når du er på jorden, slik at de holder riktig tid når i verdensrommet.