Spóźniłeś się. GPS w Twoim smartfonie kręci się, próbując przechwycić sygnał. Siedzisz w samochodzie, który wygląda dokładnie tak samo, jak ten, który zostawiłeś trzy mile temu. To współczesny moment paniki.
Ale kiedy światło w końcu zmieni się na zielone, wiesz dokładnie, gdzie jesteś. Otrzymasz instrukcje krok po kroku dotyczące ruchu. Znajdziesz najbliższą kawiarnię. Jest to możliwe dzięki współdziałaniu dwóch różnych technologii: sieci komórkowej i globalnego systemu pozycjonowania (GPS).
Zrozumienie wspólnego działania telefonów komórkowych i odbiorników GPS wyjaśnia, dlaczego mapa czasami nie działa w piwnicy, ale doskonale sprawdza się na autostradzie.
Sieć komórkowa: Twoje przybliżone szacunki
W swej istocie telefon komórkowy jest złożonym dwukierunkowym nadajnikiem radiowym. Komunikuje się nie tylko z ludźmi, ale także z wieżami.
Wieże te są ułożone w siatkę komórek. Kiedy prowadzisz, przemieszczasz się z jednej celi do drugiej. Stacje bazowe monitorują siła sygnału. Kiedy jesteś na skraju komórki, twój sygnał słabnie. Kolejna wieża dokumentuje jej wzmocnienie. Sieć przełącza rozmowę z jednej wieży na drugą.
W odległych obszarach wieże rzadko są zlokalizowane. W miastach widoczność ograniczają drapacze chmur. W windach sygnał często znika.
Ale nawet bez chipa GPS Twój telefon może odgadnąć, gdzie jesteś. Serwer może dokonać triangulacji Twojej lokalizacji za pomocą:
- Kąt podejścia sygnału do wież
- Czas potrzebny na przesłanie sygnału pomiędzy wieloma wieżami
- Siła sygnału po dotarciu do wieży
Przeszkody, takie jak drzewa lub beton, spowalniają fale radiowe. To sprawia, że określanie lokalizacji w oparciu o sieć komórkową jest mniej dokładne niż dane satelitarne. To jest przybliżony szacunek. Wystarczające do wyszukiwania, ale niewystarczające do precyzyjnej nawigacji.
Satelity GPS: precyzyjne pozycjonowanie
GPS wykorzystuje również fale radiowe. Ale nie używa wież naziemnych. Używa przestrzeni.
Na orbicie znajduje się 27 satelitów GPS. Dwadzieścia cztery z nich są aktywne. Trzej pełnią funkcję rezerwowych. Jeśli jeden ulegnie awarii, pozostałe utrzymają integralność sieci.
Aby określić Twoją lokalizację, odbiorca musi wiedzieć:
- Gdzie na niebie są co najmniej trzy satelity
- Odległość do każdego z tych satelitów
Wykorzystuje proces zwany trilateracją. Wyobraź sobie, że rysujesz kulę wokół każdego satelity. Promień tej kuli jest równy odległości do odbiornika. Trzy kule przecinają się w dwóch punktach. Jeden punkt znajduje się w głębokiej przestrzeni kosmicznej. Drugi jest na Ziemi. Ten drugi punkt to ty.
Wymaga to wyraźnego pola widzenia. Gęsty las lub stalowy budynek mogą blokować sygnał. Jeśli nie widzisz satelitów, nie możesz określić dokładnego położenia.
Bezprzewodowa pomoc GPS: podejście hybrydowe
Niektóre telefony korzystają z bezprzewodowego asystenta GPS, aby przyspieszyć ten proces. Nazywa się to czasami ulepszonym GPS.
Telefon korzysta z satelitów. Wykorzystuje także dane z sieci komórkowej. Ta hybrydowa metoda często rejestruje Twoją lokalizację szybciej niż standardowy odbiornik.
Pomaga to w miejscach gdzie tradycyjny GPS nie działa.
- Wewnątrz dużych budynków
- Pod gęstymi liśćmi
- W gęstych miejskich „kanionach”, gdzie drapacze chmur zasłaniają niebo
Sieć komórkowa zapewnia zgrubne dane o lokalizacji i synchronizację czasu. Satelity zapewniają dokładność. Razem skracają czas ustalenia pierwszej lokalizacji. Otrzymujesz nawigację tam, gdzie samodzielny GPS dałby sobie radę.
To połączenie wież radiowych i satelitów na orbicie umożliwia nowoczesne usługi lokalizacyjne. Następnym krokiem jest sprawdzenie, jak te funkcje faktycznie prezentują się na urządzeniach, które ze sobą nosimy.
Większość nowoczesnych smartfonów ma wbudowany układ GPS. Jeśli urządzenie nie posiada tego wyposażenia, nadal może określić lokalizację na podstawie analizy sygnałów przechodzących przez serwer. Główny cel takiego systemu jest prosty: kiedy wybierzesz numer 911, Twoje telefony GPS mogą przesłać swoje współrzędne do Centrum Telefonicznego ds. Bezpieczeństwa Publicznego (PSAP).
Przez długi czas ta funkcjonalność była ograniczona. Ale niektóre urządzenia poszły dalej. Zintegrowali pełnoprawny odbiornik GPS bezpośrednio z korpusem telefonu lub umożliwili podłączenie urządzeń zewnętrznych za pośrednictwem interfejsów Bluetooth lub przewodowych. Te zaawansowane modele mogą uruchamiać aplikacje Java. Oferowali nawigację „zakręt po zakręcie”. Zidentyfikowali pobliskie firmy.
Aby uzyskać dostęp do tych funkcji, wymagane były trzy rzeczy:
- Telefon z funkcją GPS lub kompatybilny odbiornik zewnętrzny
- Plan taryfowy obsługujący przesyłanie map i danych GPS
- Plan usług lub oprogramowanie zapewniające aktualne dane mapowe i logikę wyznaczania tras
Typowe przypadki użycia urządzeń rozpoznających lokalizację
Pracodawcy wykorzystują te narzędzia do monitorowania pracowników. Firmy oferowały usługi śledzenia swoich flot. Lokalizator Wherifone zapewnia współrzędne GPS i umożliwia wykonywanie połączeń alarmowych. Rodzice na bieżąco śledzili swoje dzieci. Opiekunowie byli powiadamiani, jeśli urządzenie opuściło „bezpieczną strefę”. W Japonii firma Wearable Environmental Information Networks wprowadziła Dog@Watch, zegarek GPS dla zwierząt domowych.
Główną zaletą były instrukcje krok po kroku. Telefony z ekranami wyświetlającymi wskazówki. Prelegenci ogłaszali zwroty. Za dostęp do tej funkcji dostawcy pobierają miesięczną opłatę. Dokładność była całkowicie zależna od bazy danych map. Przestarzałe mapy prowadziły do błędnych skrętów.
Usługi obejmują TeleNav. PrzezMoto. MapQuest. Find Me smart2Go wymagało osobnego odbiornika Bluetooth i karty pamięci. Destinator SP był pakietem oprogramowania dla smartfonów.
Entuzjaści spędzania czasu na świeżym powietrzu odnaleźli wartość w Trimble Outdoors. Oferował mapy do chodzenia. Rower górski. Geocaching. Inne firmy starały się promować kanały informacyjne oparte na lokalizacji. Kupony. Reklama.
Konkretne modele zrobiły furorę w tej epoce. Smartfon Mio A701. Kilka telefonów Motorola sprzedawanych za pośrednictwem Sprint/Nextel.
Ciemna strona i reakcje regulacyjne
Nie wszyscy korzystali z tej technologii w sposób odpowiedzialny. Policja w Tennessee wyśledziła nastolatka, który dzwonił pod numer 911 ze swojego telefonu GPS. Organy ścigania w Kalifornii aresztowały mężczyznę, który ukrył telefon GPS pod maską samochodu swojej byłej dziewczyny, aby ją prześladować.
W odpowiedzi Komisja ds. Łączności Stanów Zjednoczonych (FCC) przedstawiła program Enhanced 911 (E911). Zasada ta wymagała, aby wszystkie telefony komórkowe podczas dzwonienia pod numer 911 rozgłaszały swój numer i lokalizację. Producenci i dostawcy mieli czas do końca 2005 roku, aby się do tego zastosować. Ten termin wyjaśnia, dlaczego wiele nowych telefonów było wyposażonych w odbiorniki GPS, nawet jeśli nie radziły sobie ze złożonymi zadaniami nawigacyjnymi.
E911 ratuje życie. Rodzi to jednak pytania dotyczące prywatności. Wiele punktów PSAP nadal nie miało możliwości otrzymywania danych o lokalizacji telefonów komórkowych. Technologia ta przewyższała infrastrukturę zaprojektowaną do jej wykorzystania.
Często zadawane pytania
Czy telefony komórkowe mają prawdziwy GPS?
Większość telefonów komórkowych ma prawdziwe możliwości GPS.
