GPS on map

Hur fungerar GPS-systemet?

Hur kan en GPS-mottagare räkna ut sin position, och hur exakt är den?

10 januari 2011

Kärnan i det Globala PositioneringsSystemet, GPS-systemet, är 27 navigationssatelliter, som kretsar 19300 kilometer över jorden.

Varje satellit har dels en radiosändare, dels ett oerhört exakt atomur, som anger tiden med en exakthet på tre miljarddelar av en sekund. Satelliternas banor är planerade så att det hela tiden finns minst fyra stycken ovanför horisonten, oavsett var på jorden man befinner sig. Varje navigationssatellit berättar konstant vilket nummer den har, var den befinner sig och exakt när den har skickat sitt meddelande. Det gör den med hjälp av radiosignaler, och det är dessa signaler som en GPS-mottagare fångar upp.

Utvecklat för militärt bruk

GPS-mottagaren innehåller också en mycket exakt klocka och kan därför beräkna hur långt signalerna från satelliterna har färdats. Då GPS-mottagaren får information från flera satelliter, kan en dator i GPS-mottagaren jämföra informationen och med hjälp av en matematisk modell bestämma den exakta positionen, som sedan prickas in på en karta.

Exaktheten är i allmänhet 20–75 meter, men med olika tekniska åtgärder kan den förbättras, så att osäkerheten sjunker till bara några centimeter. Exaktheten är bland annat nödvändig när ett område skall kartläggas.

GPS-systemet är amerikanskt och utvecklades ursprungligen för militärt bruk, men i många år har det varit fritt tillgängligt. Ett europeiskt och ännu exaktare system kallat Galileo skall enligt planerna vara klart 2013.

Positionen bestäms av flera satelliter

En GPS-mottagare har som en följd av banornas placering alltid kontakt med fyra satelliter. Varje satellit sänder ut en signal, som är specifik för just denna satellit och som berättar hur långt bort mottagaren befinner sig. Den enskilda satelliten kan alltså inte bestämma mottagarens exakta position – det kan däremot fyra satelliter.

1. Satellit A berättar att mottagaren befinner sig på ett avstånd av 21000 kilometer från satelliten. Mottagaren kan alltså finnas varsomhelst på klotets yta.

2. Satellit B visar att mottagaren befinner sig 22000 kilometer från den. Det betyder att mottagaren nödvändigtvis måste befinna sig någonstans på den cirkel som uppstår, där de två kloten skär varandra.

3. Satellit C avslöjar att mottagaren befinner sig 20000 kilometer från den. Det betyder att mottagaren måste befinna sig i en av de två punkter där de tre kloten skär varandra. Vilken av de två punkterna som mottagaren befinner sig i avslöjas av den fjärde och sista satelliten.

Satelliterna ligger i sex banor runt jorden

I omloppsbanor runt jorden finns 24 GPS-satelliter, medan tre andra utgör reserver. De ligger i sex banor 19300 kilometer över jorden. Satelliternas hastighet är 3,2 kilometer i sekunden, och två varv runt jorden tar ett dygn.

Läs också

PRENUMERERA PÅ ILLUSTRERAD VETENSKAPS NYHETSBREV

Du kan ladda ned ditt gratis specialnummer, Vår extrema hjärna, så snart du har beställt vårt nyhetsbrev.

Kanske är du intresserad av...

Hittade du inte vad du söker? Sök här: