¿Cómo el GPS escala y atiende potencialmente millones de solicitudes por segundo y responde en tiempo real?

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Hoy en día, casi todos los que han tenido un teléfono inteligente o algún tipo de dispositivo GPS en algún lugar. Estos dispositivos también se actualizan aparentemente en tiempo real. ¿Cómo puede el satélite GPS responder a potencialmente millones de solicitudes de millones de dispositivos diferentes y actualizar todos los millones de dispositivos en tiempo real sin demora?

Según tengo entendido, los sitios web que reciben tráfico incluso a miles de personas se ralentizan si no están preparados adecuadamente para ello, cómo el GPS puede hacer frente a la cantidad de tráfico que parece imposible de manejar, incluso difícil para una computadora.

    
pregunta user10037

4 respuestas

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Si alguien se para en una colina sobre una ciudad grande y grita "¡los mongoles están llegando!" entonces todo el mundo sabe lo que pasa y salen de la ciudad. El vigilante no tiene que decir "Hey Timmy: ¡Los mongoles están llegando! Hey John: ¡Los mongoles están viniendo! Hey Sarah ..."

El GPS es solo un grupo de satélites en órbita que gritan "¡Estoy aquí!" en radiofrecuencia. Un receptor de GPS simplemente intenta distinguir los diferentes satélites que gritan en sus posiciones y hace un crujido numérico para "Si el satélite 1 está allí, y el satélite 2 está por allí, y el satélite 3 está casi en ESE lugar ... entonces debo estar aquí AQUÍ en algún lugar ".

Técnicamente, el receptor está escuchando la marca de tiempo y la posición orbital de cada satélite GPS. Calcula el tiempo que tardaron en llegar las señales de los diferentes satélites para llegar al receptor, lo que le da al receptor la distancia desde cada satélite. Dada la distancia a cada satélite, conoces tu propia posición.

¿Cómo? Imagina tres satélites en órbita y tú en la tierra, con largos palos en medio. Esos palos solo se van a encontrar en un lugar. Con un satélite y una barra de longitud fija, podría estar en cualquier lugar de una esfera alrededor del satélite. Con dos satélites, podría estar en cualquier lugar en un círculo centrado entre los dos satélites. Con tres satélites, su posición generalmente solo puede estar en un punto. Sin embargo, generalmente se requieren cuatro satélites para cualquier precisión. (El cálculo de la distancia desde los satélites generalmente no es tan preciso, por lo que es mejor conocer la distancia a más satélites)

    
respondido por el darron
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El satélite GPS es solo un transmisor (en lo que respecta a la señal GPS) y el otro extremo es solo un receptor. No hay comunicación bidireccional y, por lo tanto, no es necesario que el satélite se preocupe por la cantidad de dispositivos. Básicamente, el satélite transmite su propia ubicación en un momento determinado y el receptor calcula su posición utilizando esa información, por lo que todo el trabajo lo realiza el receptor.

En resumen, no hay "solicitudes", al igual que no hay "solicitudes" para la radio y la televisión analógicas tradicionales.

    
respondido por el AndrejaKo
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Los satélites no responden. Transmiten señal y los clientes de GPS lo reciben. Me refiero a que su dispositivo GPS no necesita enviar nada al satélite, solo recibe del satélite y eso es suficiente. Su dispositivo GPS necesita recibir señales de más satélites y luego hace algunos cálculos matemáticos para calcular su propia posición.

Entonces la respuesta corta es: está masivamente paralelizada. :-)

    
respondido por el Al Kepp
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La distancia de cada satélite a su posición se calcula a partir del tiempo que tarda la señal en recorrer los 20,200 km (12,600 millas) cuando se realiza el recargo, que llega hasta los 26,600 km (16,500 millas) cuando se encuentra en el horizonte, hasta su receptor. Con la señal viajando a 300,000 km / s, el tiempo requerido es de entre 89 y 67 milisegundos, por lo que debe medirse con una precisión de nanosegundos. Una de las cosas más notables sobre el GPS es cómo el reloj barato y simple del receptor tiene la misma precisión que los relojes muy complejos y caros de los satélites.

Darron explicó cómo se obtiene la solución utilizando cuatro satélites. Uno define una esfera, el segundo se cruza con esto como un círculo, el tercero corta el círculo en dos puntos y el cuarto distingue estos dos puntos. Si se asume que el receptor está cerca de la superficie de la Tierra, entonces se puede usar esto en lugar de la cuarta medición satelital. Lo ideal es que todos estos se intersecten en un solo punto, pero en la práctica, sin corrección, se extenderían ligeramente debido a que el reloj del receptor corre rápido o lento. Al ajustar la frecuencia del reloj para acercarse lo más posible a un partido, se obtiene la precisión de tiempo necesaria. La extensión restante es una medida de la precisión de la corrección.

En los viejos tiempos de navegación con cronómetro para la longitud, todo lo que era realmente necesario era un reloj extremadamente estable. Aunque el reloj correría un poco lento o rápido, esto no importaba mientras se conociera la velocidad; entonces fue fácil calcular la hora exacta a partir de la frecuencia y cuánto tiempo desde que se verificó el reloj con una hora precisa, como el disparo de una pistola de mediodía en el puerto. De manera similar, lo que realmente se necesita en el receptor GPS es un reloj simple pero estable, con la frecuencia calculada como se indica arriba, para darle el equivalente a un "reloj atómico en su mano".

    
respondido por el Harry Weston

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