Mobinfo.cz » Ostatní

Tik, tak, hodiny: Jak fungují navigační systémy


Navigaci používáme skoro všichni, ať už v mobilu nebo speciálním zařízení. Zajímalo vás ale někdy, jak to určování polohy vlastně funguje a proč je takřka dokonale přesné? Po přečtení dnešního článku budete mít naprosto jasno.

Ke zjištění polohy se v dnešních mobilech používají v podstatě jen dvě metody. První je založena na některém družicovém systému, nejčastěji GPS. Ta druhá používá vysílačů mobilní sítě nebo Wi-Fi. Podíváme se na obě.

Triangulace pomocí sítě

K využití této metody musí mobil znát přesnou polohu vysílačů mobilní sítě nebo sítě Wi-Fi. Takovou databázi vytváří například Google, jak za pomocí svého mapovacího auta, tak prostřednictvím telefonů s Androidem. Tuto metodu tedy najdete především v telefonech využívajících Google Mapy. Polohu vysílačů samozřejmě znají také mobilní operátoři, takže na tomto principu fungují jejich lokační služby.

V okamžiku, kdy chcete zjistit svou polohu, zjistí telefon, jaké sítě jsou aktuálně dostupné. Podle toho se alespoň přibližně zorientuje. Tato prvotní orientace je ovšem značně nepřesná, například GSM vysílače mají dosah až 35 km všemi směry, takže se mobil může nacházet v kruhu s průměrem 70 km.

Následně mobil zjistí, jaké další vysílače aktuálně vidí ve svém. Pokud najde alespoň tři vysílače, může se pokusit najít průsečík třech kružnic, a omezit tak svou možnou polohu na jakýsi trojúhelník. Samozřejmě, čím více vysílačů se použije, případně čím menší dosah mají (ideální jsou v tomto směru Wi-Fi sítě), tím přesněji lze polohu určit.

Telefon navíc dokáže přibližně určit, jak daleko se od vysílače nachází. Používá k tomu zpoždění signálu, ke kterému dojde mezi vysláním z mobilu a jeho návratu od vysílače. Signál se šíří známou rychlostí, dobu zpoždění lze tedy snadno přepočítat na vzdálenost. Nemusí tak počítat s celým sedmdesátikilometrovým kruhem, ale jen s relativně úzkým mezikružím.

Družice, které tikají

V podstatě na stejném principu fungují družicové navigační systémy. Na oběžných drahách se pohybuje určitý počet družic, které nesou na palubě naprosto přesné atomové hodiny. Díky tomu mají v každém okamžiku údaj o přesném čase, který po patřičném zakódování vyšlou směrem na Zemi.

Přijímač navigačního systému, tedy například váš mobil, se pokouší přijmout signál od co nejvyššího počtu družic. Přijaté časové údaje pak porovná s tím, jaký čas mu ukazují jeho vlastní hodiny. Z vypočteného rozdílu a známé rychlosti šíření signálu zjistí, jak dlouho signál od jednotlivých družic putoval.

Nyní přichází ke slovu takzvané efemeridy neboli informace o poloze družic. Máme tedy k dispozici pozici vysílače a aktuální vzdálenost od něj. Postup je dále podobný jako v případě triangulace na základě mobilní sítě.

Přijímač tedy nejprve zjistí vzdálenost od jedné družice. Jelikož její signál se šíří všema směry, nikoli jen zjednodušeně po kružnici jako u pozemního vysílání, zjistí v tomto kroku přijímač pouze to, že leží někde na povrchu koule se středem v aktuální poloze družice a poloměrem rovným vypočtené vzdálenosti.

Pokud totéž provede pro druhou družici, získá druhou kouli, která se s tou první s nejvyšší pravděpodobností protne (pokud neprotne, musí hledat jinou družici). Průnikem dvou koulí je kružnice; někde na ní se nachází přijímač navigačního signálu.

Totéž je potřeba provést ještě alespoň s jednou družicí. Kružnice získaná v předchozím bodu protne třetí kouli (střed v místě družice, poloměr vypočtený jako vzdálenost přijímače od družice). Přijímač nyní získal dvě možné polohy, v nichž se může nacházet.

Nyní přichází ke slovu logika. Jeden z bodů se nachází na nepravděpodobném místě, většinou pod zemským povrchem nebo daleko ve vesmíru. Platí tedy druhý, logicky zdůvodnitelný bod.

Není jenom GPS: přehled navigačních systémů

Není jenom GPS: přehled navigačních systémů

V recenzích obvykle upozorňujeme na navigaci GPS, přitom existuje několik dalších navigačních systémů. Určitě jste slyšeli o evropském systému Galileo, možná o ruském Glonass. Jaký je mezi nimi rozdíl a proč potřebujeme tolik navigací?

Teoreticky by měly stačit tři družice k naprosto přesnému určení polohy, podobně jako v případě triangulace v síti ale platí, že čím více družic přijímač použije, tím větší přesnosti dosáhne. Přesnost totiž snižuje nedokonalost hodin použitých v přijímači; na rozdíl od družice totiž v mobilu nemůžete mít naprosto dokonalé atomové hodiny.

K tomu je potřeba připočíst ještě nepřesnost měření. Signál se šíří různou rychlostí v různém prostředí, různé vlastnosti zemské atmosféry (mraky a voda v nich) či aktuální stav jejího ionizovaného obalu (nabití ionosféry vlivem např. slunečních bouří) tuto rychlost v různé fázi letu signálu mění. Spočtená vzdálenost od druž

 

Reklama

Comments Closed

Chytré držáky mobilních telefonů do auta, na kolo a na běhání zakoupíte v eshopu Kabelmanie.cz. | Reklama