什么是gps（GPS是如何工作的）

GPS到底是什么？它是如何工作的？你的智能手机或平板电脑是如何使用GPS的？本文向你介绍全球定位系统的概况，以及你的智能手机或平板电脑是如何知道你在哪里的。

什么是GPS？

GPS是英文Global Positioning System（全球定位系统）的简称，是美国军方1958年的一个项目，1964年开始投入使用，用于部队在不考虑战场条件的情况下定位自己和目标。

现在，几乎每个人都能使用GPS。很难相信仅仅在几十年前，你还需要一张地图和一个指南针才能到达某个地方。现在，这两个都整齐地耦合在一个便携设备上。

GPS是如何工作的？

答案很简单：卫星。然而，这个过程远非简单。

这些卫星是如何确定你的位置的，看起来确实是很神奇。它们中的每一个都包含超级精确的原子钟，并发射出一个无论你使用什么设备都能接收到的无线电频率。这个无线电频率包含卫星的时间和位置，因为光以一种速度移动，你的设备可以通过测量接收信号所需的时间来确定它与每个卫星的距离。

为了锁定你的位置，你的设备需要能够“看到”至少4颗卫星。这里我说的“看到”实际上是不严格的术语，因为这些卫星每颗都在距地球12000英里的轨道上运行。基本上，在你上方至少有4颗卫星的信号没有被阻断。

大多数人认为你只需要3颗卫星来三角测量你的位置(因此有了“三角测量”这个术语)。但是，使用GPS至少需要4颗卫星：3颗用于位置坐标，1颗用于误差校正。错误纠正是必要的，以修复任何可能发生的失真，从无线电信号发送到您的设备。然后，你的设备接收这些信息，进行大量复杂的数学运算，以三角定位你在地球上的任何位置。

更令人惊奇的是，这些卫星运行得如此之快，它们实际上以两种方式体现了爱因斯坦的相对论：

1. 一个物体移动得越快，相对于另一个物体(比如地球)，这个物体出现的时间就越慢。

2. 一个物体感受到的引力越大，它出现的时间就越慢。

从本质上说，这两种效应的合力使得每个卫星上的时钟比地球上的同一时钟快38微秒。如果你数一下地球上的24小时，卫星实际经历的是24小时加38微秒。那是3800万分之一秒!

这意味着卫星上的时钟实际上比我们体验时间要快。这又回到了爱因斯坦和他的相对论，他在相对论中假设时间是“相对的”，基于你所经历的重力和你移动的速度。

虽然3800万分之一秒看起来并不多，但如果没有在每颗卫星上记录下来，你的设备在一天之后就会有9.96公里的误差。

让我们在这里做一个小结。为了让你的手机使用GPS准确定位你：

它需要锁定至少4颗环绕地球12000英里的卫星。

它需要从每颗卫星接收到一个无线电频率信号。

这些信号需要以两种不同的方式进行时间校正。

你的设备必须执行相当复杂的数学运算，以便为您指示最近的火锅店。

关于GPS卫星一个有趣的事实是它是单向通信。虽然它们不断地发送信号，但通常不会从您的设备接收任何信号。军事和特殊通信也有一些例外，但一般的智能手机或平板电脑不会有。

这意味着，如果你只使用设备上的GPS，别人就无法跟踪该设备。这有点像听收音机。你只是在听向各个方向发射的无线电波。没有办法分辨谁在听谁没在听。

GPS和你的智能手机或平板电脑

好了，现在你已经知道了你想知道的关于GPS的一切，让我们来谈谈你的智能手机或平板电脑是如何使用这项技术的。

你的手机或平板电脑定位自身的方式只部分取决于GPS。当你的设备连接到蜂窝网络时，它会下载你所在的地球上所有卫星的信息，以及它们在天空中的确切位置。这让你的手机锁定每颗卫星的位置只需几秒钟，而不是几分钟。

除了GPS，你的手机还使用蜂窝网络和附近的无线网络来帮助定位你的设备。这使得你的设备能够比仅仅使用GPS网络更准确地定位你。令人惊讶的是，有了这些定位跟踪的方法，你现在几乎可以用智能手机或平板电脑在任何地方精确定位你的位置。

位置只是准确定位的一半。如果您不能将这些信息引用到地图上，那么这些信息可能没有多大用处。在GPS的早期，你需要一张物理地图来和你的GPS设备一起使用。值得庆幸的是，现在我们的设备可以自动下载地图，让这个过程变得更加容易。

希望现在你意识到你的手机可以帮助你在世界上几乎任何地方导航是多么的神奇。