Global Positioning System (GPS)

Sebuah penerima GPS menghitung posisinya dengan seksama sinyal waktu yang dikirim oleh GPS satelit tinggi di atas Bumi. Each satellite continually transmits messages containing the time the message was sent, precise orbital information (the ephemeris ), and the general system health and rough orbits of all GPS satellites (the almanac). Setiap satelit terus transmit pesan berisi waktu pesan telah dikirim, tepat Orbital informasi (yang ephemeris), dan sistem kesehatan umum dan kasar orbits dari semua satelit GPS (yang almanak). The receiver measures the transit time of each message and computes the distance to each satellite. Penerima mengukur transit dari setiap pesan dan computes jarak ke setiap satelit. Geometric trilateration is used to combine these distances with the location of the satellites to determine the receiver's location. Geometris trilateration digunakan untuk menggabungkan ketiga dengan jarak lokasi satelit untuk menentukan lokasi penerima. The position is displayed, perhaps with a moving map display or latitude and longitude; elevation information may be included. Posisi ditampilkan, mungkin dengan memindahkan peta layar atau lintang dan bujur; ketinggian informasi dapat dimasukkan. Many GPS units also show derived information such as direction and speed, calculated from position changes. Banyak unit GPS juga menampilkan informasi yang diperoleh seperti arah dan kecepatan, dihitung dari posisi perubahan.

It might seem three satellites are enough to solve for position, since space has three dimensions. Walau mungkin terlihat tiga satelit sudah cukup untuk memecahkan untuk posisi, sejak ruang memiliki tiga dimensi. However a very small clock error multiplied by the very large speed of light [ 5 ] —the speed at which satellite signals propagate—results in a large positional error. Namun yang sangat kecil kesalahan jam dikalikan dengan sangat besar kecepatan cahaya [5]-kecepatan yang menyebarkan sinyal satelit-hasil dalam positional kesalahan besar. The receiver uses a fourth satellite to solve for x , y , z , and t which is used to correct the receiver's clock. Penerima menggunakan empat satelit untuk menyelesaikan untuk x, y, z, dan t yang digunakan untuk memperbaiki penerima jam. While most GPS applications use the computed location only and effectively hide the very accurately computed time, it is used in a few specialized GPS applications such as time transfer and traffic signal timing. Sementara sebagian besar menggunakan aplikasi GPS Computed lokasi hanya efektif dan menyembunyikan sangat akurat Computed waktu, ia digunakan dalam beberapa aplikasi GPS khusus seperti waktu transfer dan lalu lintas sinyal waktu.

Although four satellites are required for normal operation, fewer apply in special cases. Meskipun empat satelit yang diperlukan untuk operasi normal, kurang berlaku dalam kasus khusus. If one variable is already known (for example, a ship or plane may have known elevation), a receiver can determine its position using only three satellites. Jika salah satu variabel yang telah diketahui (misalnya, sebuah kapal atau pesawat mungkin telah dikenal ketinggian), penerima yang dapat menentukan posisinya hanya menggunakan tiga satelit.
Posisi perhitungan pengenalan

To provide an introductory description of how a GPS receiver works, measurement errors will be ignored in this section. Untuk memberikan pengantar keterangan bagaimana GPS bekerja, pengukuran kesalahan akan diabaikan di bagian ini. Using messages received from a minimum of four visible satellites, a GPS receiver is able to determine the satellite positions and time sent. Menggunakan pesan yang diterima dari minimal empat terlihat satelit, penerima GPS dapat menentukan posisi satelit dan waktu dikirim. The x, y, and z components of position and the time sent are designated as X, y, dan z komponen dari posisi dan waktu dikirim dimaksudkan sebagai \ kiri [x_i, y_i, z_i, t_i \ kanan] where the subscript i is the satellite number and has the value 1, 2, 3, or 4. dimana i adalah tanda nomor satelit dan memiliki nilai 1, 2, 3, atau 4. Knowing the indicated time the message was received Mengetahui ditunjukkan waktu pesan telah diterima \ Tr_i , the GPS receiver can compute the indicated transit time, , Penerima GPS dapat menghitung ditunjukkan transit, \ kiri (tr_i-t_i \ kanan) . of the message. dari pesan. Assuming the message traveled at the speed of light, c , the distance traveled, Anggap pesan bepergian dengan kecepatan cahaya, c, jarak perjalanan, \ P_i can be computed as dapat Computed sebagai \ kiri (tr_i-t_i \ kanan) c . Knowing the distance from GPS receiver to a satellite and the position of a satellite implies that the GPS receiver is on the surface of a sphere centered at the position of a satellite. Mengetahui jarak dari GPS ke satelit dan posisi dari satelit menunjukkan bahwa penerima GPS adalah pada permukaan bola yang berpusat di posisi satelit. Thus we know that the indicated position of the GPS receiver is at or near the intersection of the surfaces of four spheres. Dengan demikian kita tahu bahwa posisi yang ditunjukkan GPS adalah di atau dekat persimpangan dari permukaan dari empat sudut. In the ideal case of no errors, the GPS receiver will be at an intersection of the surfaces of four spheres. Dalam kasus yang ideal tidak ada kesalahan, penerima GPS akan di sebuah persimpangan dari permukaan dari empat sudut. The surfaces of two spheres, if they intersect in more than one point, intersect in a circle. Permukaan dua sudut, jika mereka memotong di lebih dari satu titik, memotong dalam lingkaran. A figure, Two Sphere Surfaces Intersecting in a Circle , is shown below. Sebuah gambar, Dua Sphere Permukaan Intersecting dalam Circle, ditunjukkan di bawah ini. Two points at which the surfaces of the spheres intersect are clearly shown in the figure. Dua poin yang di permukaan yang memotong sudut yang jelas pada gambar. The distance between these two points is the diameter of the circle of intersection. Jarak antara dua poin tersebut adalah diameter lingkaran dari persimpangan.