❗ Развенчиваем мифы и рассказываем правду о работе спутниковых систем глобальной навигации на примере GPS⬇

☝ В одной из прошлых статей мы затронули тему точности определения местоположения с помощью глобальных систем позиционирования. В сегодняшней статье раскроем эту тему подробнее. Но начнем с того, как вообще работают системы позиционирования на примере GPS.
Мифы о работе GPS
Прежде всего хочется развеять некоторые мифы.
Некоторые люди считают, что трекер может "нарисовать" (передать на сервер) как вы ходите внутри здания или поднимаетесь по лестнице. Такое возможно только в фильмах. Потому что для работы трекера по GPS необходимо открытое пространство, где может быть пойман сигнал со спутников. Внутри помещения поймать адекватный сигнал практически невозможно.
Второй миф, что по самому обычному трекеру вас могут отследить спецслужбы. То есть сидит такой красивый мужчина в дорогом костюме в Пентагоне и на экране монитора видит где вы, ещё и досье на вас подтягивается автоматически. На самом деле, конечно, трекер передает данные о своем местоположении, но не через спутник всем желающим, а через интернет и только на тот сервер, который прописан в настройках трекера. Более того, в передаваемых данных нет информации о владельце, есть только уникальный код трекера.
Как на самом деле работает GPS?
Система глобального позиционирования представляет собой около трёх десятков спутников, которые движутся по предопределенным орбитам на известной высоте, и наземных станций, расположенных в разных частях планеты.
На каждом спутнике находятся очень-очень точные атомные часы. Приемник gps сигнала (трекер) получает данные со спутников, которые находятся максимально близко к нему. Но на разных расстояниях от него. Зная скорость передачи данных от спутника (практически скорость света) и интервал времени, за который этот сигнал дошел до приемника (сравнивая время в отправленном пакете данных и время получения пакета) можно найти расстояние до спутника. Зная расстояние до трёх спутников и их местоположение с помощью специальных формул можно вычислить местоположение приемника. Это и называется красивым словом триангуляция.
А если ещё больше упростить, то процесс вычисления местоположения можно описать так. Вы знаете, что находитесь в 530 километрах от Москвы, в 840 километрах от Краснодара и 250 км от Курска. Под такие расстояния подходит только Воронеж.
В этом примере Москва, Краснодар и Курск - это, как раз спутники, а Воронеж - определяемое местоположение приемника.
Часы на спутнике очень-очень точные, но этим же не может похвастаться смартфон или трекер. Поэтому требуется дополнительные данные для уточнения времени. Тут на выручку приходит четвертый и более спутник.
На самом деле есть очень много тонкостей и нюансов, которых мы коснемся в следующих статьях.
Почему не идеальная точность?
Существует несколько основных причин:
Сигнал от спутника, как уже отмечалось выше, передается почти со скоростью света. Почти, потому что сигнал проходит через различные слои атмосферы, через облака. И при этом скорость распространения сигнала уменьшается. Но так как слои могут быть разной плотности/толщины, а облака могут быть или не быть, то учесть на сколько именно уменьшается скорость невозможно.
Для триангуляции требуется проводить довольно сложные расчеты. Не все приемники считают с одинаковой точностью. Те чипы, что подешевле и считают похуже.
В местности с плотной застройкой или густым лесом сигнал отражается от поверхностей прежде чем попасть в приемник. Это приводит к тому, что рассчитывается местоположение неверно.
В заключение хотелось бы сформулировать несколько полезных на практике выводов:
GPS приемнику нужно открытое небо, чем больше тем лучше, чтобы принять сигнал. В замкнутом пространстве он работать не будет, а в узком переулке будет ошибаться и показывать вас далеко от реального места.
После длительного периода неиспользования либо при перемещении на несколько тысяч км и более, трекер, в отсутствие интернета, может долго (до нескольких минут) “не находить” спутники и не показывать местоположение