Trilateration är en matematisk teknik som används av en GPS-enhet (global positioning system) för att bestämma användarposition, hastighet och höjd. Genom att kontinuerligt ta emot och analysera radiosignaler från flera GPS-satelliter och tillämpa geometrin i cirklar, sfärer och trianglar kan en GPS-enhet beräkna det exakta avståndet eller intervallet till varje satellit som spåras.
Hur trilateration fungerar
Trilateration är en sofistikerad version av trianguleringen, men det använder inte mätningen av vinklar i sina beräkningar. Data från en enda satellit ger en allmän plats för en punkt inom ett stort cirkulärt område på jordens yta. Genom att lägga till data från en andra satellit kan GPS-enheten begränsa den specifika platsen för den punkten ner till en region där de två områdena av satellitdata överlappar varandra. Lägga till data från en tredje satellit ger en exakt position av punkten på jordens yta.
Alla GPS-enheter kräver tre satelliter för en korrekt beräkning av positionen. Data från en fjärde satellit - eller till och med mer än fyra satelliter - förbättrar ytterligare precisionen för punktens plats och tillåter också faktorer som höjning eller, för flygplan, höjd att också beräknas. GPS-mottagare spårar rutinmässigt fyra till sju satelliter samtidigt och använder trilateration för att analysera informationen.
GPS-satelliter
Förenta staternas försvarsdepartement upprätthåller de 24 satelliter som överför data över hela världen. Din GPS-enhet kan förbli i kontakt med minst fyra satelliter oavsett var du är på jorden, även i skogsområden eller stora metropoler med höga byggnader. Varje satellit kretsar jorden två gånger om dagen och skickar regelbundet signaler till jorden från en höjd av cirka 12.500 miles. Satelliter körs på solenergi och har backupbatterier.
När en GPS misslyckas
När en GPS-navigator får otillräcklig satellitdata eftersom den inte kan spåra tillräckligt med satelliter misslyckas trilateration. Obstruktioner som stora byggnader eller berg kan också blockera svaga satellitsignaler och förhindra exakt beräkning av plats. GPS-enheten kommer att varna användaren på något sätt så att den inte kan tillhandahålla korrekt positionsinformation.
Satelliter kan också misslyckas tillfälligt. Signaler kan röra sig för långsamt på grund av faktorer i troposfären och jonosfären, till exempel. Signaler kan också pinga av vissa formationer och strukturer på jorden, vilket orsakar ett trilaterationsfel.
Regeringens GPS-teknik och system
GPS introducerades 1978 med lanseringen av den första globala positioneringssatelliten. Det kontrollerades och användes enbart av den amerikanska regeringen fram till 1980-talet. Den fullständiga flottan med 24 aktiva satelliter som kontrolleras av USA trädde inte i bruk förrän 1994.
En GPS-enhet skickar inte data till satelliter. GPS-enheter, såsom smartphones utrustade med tekniken, kan också använda telefonsystem, t.ex. mobiltelefontorn och nätverk, och internetanslutningar för att ytterligare förbättra platsnoggrannheten. Vid användning av dessa senare två system kan en GPS-enhet skicka data ut till dessa system.
Eftersom GPS-satellitsystemet ägs av den amerikanska regeringen och det kan selektivt neka eller begränsa tillgången till nätverket har andra länder utvecklat egna GPS-satellitsnät. Dessa inkluderar:
- Kinas BeiDou Navigation Satellite System
- Rysslands Global Navigation Satellite System (GLONASS)
- Europeiska unionens Galileo-positionssystem
- Indiens indiska regionalnavigationssatellitsystem (IRNSS), även känt som NAVIC
