Hogyan működik a helymeghatározás GPS-szel?

A GPS helymeghatározás működése

Mielőtt belefognánk a navigációs rendszerek különböző típusainak ismertetésébe, egy kis áttekintést szeretnénk adni a technológiai háttérről is, hiszen van néhány alapvető dolog, amit nem árt tudni a működésükről. A Navstar eredeti GPS-hálózatát 1973-ban fejlesztette ki az amerikai nemzetvédelem. Ez a hálózat 24, a Földet 12 óra alatt megkerülő műholdból és 5 földi állomásból áll, amelyek a műholdak pozícióját és műszaki állapotát figyelik. A GPS-hálózat képes pontosan meghatározni a pozíciódat, tengerszint feletti magasságodat, aktuális és átlagos sebességedet, sőt, gyakran még azt is, hogy milyen irányba nézel. Ehhez egy olyan vevőt használnak, ami legalább 4 műhold jelét fogja egyszerre. A használt eljárást háromszögelésnek nevezik, amihez az összes jelre szükség van: ezért nem szabad, hogy a GPS-antennát bármilyen irányból takarja valami.

Miután a GPS-vevő beszerezte a műholdaktól a megfelelő adatokat és kiszámolta a szélességi és hosszúsági fok-értékeket és egyéb fontos adatokat az aktuális pozíciódhoz, ezek alapján képes megtalálni a tartózkodási helyednek megfelelő pontot a térképen is. Mivel a vevő folyamatosan újraszámolja a műholdhoz képest vett relatív pozíciódat, a GPS-készülék valós időben követi a helyzetedet. Néhány évvel ezelőtt egy tipikus GPS-eszköz tartalmazott egy 12 csatornás vevőt, egy antennát, amivel a műholdak jeleit fogadta és egy CPU-t a beérkező adatok feldolgozásához. A vevő minőségétől és a földrajzi helyzettől függ, hogy milyen gyorsan képes a készülék elvégezni a háromszögelést. A vevőnek nehezebb ráhangolódnia a vételre és megtartania a jelet, ha például egy sűrű erdőben vagy egy magas épületekkel körülvett területen utazol.

Az újabb GPS eszközök akár 40 csatornás vevővel is érkezhetnek, ezek egyszerre több műholdra hangolódhatnak rá a pontosabb végeredmény érdekében. Más eszközök (mint az GPS-es okostelefonok) A-GPS-t használnak, amelyek a mobilszolgáltatók tornyain és Wi-Fi hotspotokon keresztül kapnak segítséget a műholdak helyzetének kiszámításához.

A régebbi eszközök hatalmas antennával rendelkeztek, ma már ez nem jellemző

Amikor először kapcsolod be GPS-készüléked, össze kell gyűjtenie néhány információt a tartózkodási helyedről. Ezt a kezdeti állapotot hidegindításnak nevezik, ekkor a készülék képernyője kezdetben üres, és még meg kell tudnia mennyi az idő, merre vannak a műholdak a ályájukon és ő maga merre van a műholdakhoz viszonyítva. A legtöbb eszköznek kb. 30-45 másodpercet vesz igénybe a szükséges információk begyűjtése és kiszámítása hidegindításkor, de egyes modellek esetében ez percekig is eltarthat. Ezek után már csak 3-4 másodpercig tart a pozíció-meghatározás, hiszen a készülék birtokába kerültek a szükséges információk. Egy jó vevő azonnal felépül teljes jelvesztés után is (például ha egy alagúton hajtasz keresztül), míg a gyengébbek számára sokkal több időt igényel az új helyzet-meghatározás. Bizonyos esetekben meg is kell állnod, hogy a vevő újra rá tudjon hangolódni a jelre.

Az, hogy az autóban mennyire jól működik a GPS készülék, az antenna helyzetén múlik. Ha az eszközt gyárilag építették be, valószínűleg az antennája olyan helyzetben van, ahol kitűnően látja az égbolt egészét, vagyis jó vételre képes. Sok hordozható modellt úgy terveztek, hogy közvetlenül a szélvédőre helyezhető egy tapadókorongszerű eszközzel, így az antennának kitűnő vétele lesz. Olyan antennával ellátott GPS-vevők is kaphatók, amelyeket az első ülés közelében helyezhetsz el, ahol könnyen látható, anélkül hogy ez a jelminőség rovására menne.