Hoe GPS eigenlijk werkt

We leven al in de toekomst. We hebben draagbare apparaten die satellieten gebruiken om onze precieze locaties bijna overal op de planeet te lokaliseren. Maar heb je je ooit afgevraagd hoe GPS werkt??

GPS-apparaten nemen feitelijk geen contact op met satellieten en verzenden er informatie naar. Ze ontvangen alleen gegevens van satellieten - gegevens die altijd worden verzonden. GPS is echter niet de enige manier waarop apparaten uw locatie kunnen bepalen.

Image Credit: NASA

Van satellieten tot de palm van je hand

Het wereldwijde positioneringssysteem werd oorspronkelijk door de Verenigde Staten gemaakt voor militair gebruik, maar werd uiteindelijk opengesteld voor civiel gebruik. Ten minste 24 GPS-satellieten draaien altijd rond de aarde en zenden voortdurend gegevens uit.

De satellieten zijn zodanig in een baan om de aarde geplaatst dat er vanaf elk punt op aarde vier satellieten zichtbaar zijn in de lucht. (Je kunt ze niet echt zien, maar er is een direct pad voor de radiotransmissies.) Dit betekent dat GPS niet zal werken als de signalen worden geblokkeerd - je wilt een redelijk direct pad tussen jou en de lucht. In een ondergrondse bunker of in een grot onder een berg, zal het niet werken.

GPS-satellieten zenden constant radiosignalen naar de aarde. Elke verzending omvat de locatie van de GPS-satelliet en de tijd dat het signaal werd verzonden. Elke satelliet heeft een atoomklok aan boord, dus de tijd is heel precies.

Image Credit: Cliff op Flickr

Hoe GPS uw locatie bepaalt

Een apparaat met ingebouwde GPS - of het nu een speciale GPS-navigatie-eenheid in de auto of een smartphone is - werkt alleen als een GPS-ontvanger. Een apparaat met GPS is eigenlijk geen "contact" met satellieten om de locatie te bepalen. In plaats daarvan luistert het alleen naar de radiosignalen die voortdurend vanuit deze satellieten worden uitgezonden.

Een GPS-ontvanger "luistert" naar signalen van vier of meer satellieten. Signalen van de dichtstbijzijnde satellieten komen eerder aan, terwijl signalen van de verderop gelegen satellieten later aankomen. (Het werkelijke tijdverschil is erg klein, maar kan worden gedetecteerd door de GPS-ontvanger.) Door de tijd te vergelijken waarop het signaal werd uitgezonden en de tijd dat het signaal arriveerde, kan de ontvanger de relatieve afstand van alle vier de satellieten schatten. Met behulp van trilateratie kan de ontvanger vervolgens de locatie bepalen.

Trilateratie klinkt misschien wat ingewikkeld, maar het is eigenlijk vrij eenvoudig. Stel je voor dat iemand je vertelde dat je 500 kilometer van New York, 800 kilometer van Miami en 700 kilometer van Kansas City was. Met deze informatie kunt u een regio bepalen die op de juiste afstand van al deze steden ligt en uw huidige locatie schatten. Als we je je afstand tot een vierde stad zouden vertellen, zou je je locatie nog nauwkeuriger kunnen inschatten. Dat is trilateratie in een notendop, en dat is wat GPS-ontvangers doen wanneer u ze gebruikt.

Image Credit: Alpha op Flickr

Alternatieven voor GPS

GPS is niet de enige manier waarop apparaten je huidige locatie kunnen schatten. De 911-service gebruikt informatie over de sterkte van de celtoren om de positie van mobiele telefoons te trianguleren. Dit werkt op een vergelijkbare manier: door het meten van de verschillen in signaalsterkte tussen meerdere zendmasten kan uw apparaat uw huidige locatie schatten.

Sommige apparaten kunnen ook een op Wi-Fi gebaseerd positioneringssysteem (WPS) gebruiken om hun huidige locatie te bepalen. Google's Street View-vrachtwagens rijden rond en leggen op bepaalde locaties de namen vast van nabijgelegen toegangspunten en hun relatieve sterkte. Uw smartphone scant naar draadloze netwerken in de buurt en stuurt vervolgens een lijst met hun namen en signaalsterkten naar de servers van Google. Google gebruikt hun database en schat waar u zich bevindt. (Google is niet de enige aanbieder van op Wi-Fi gebaseerde gegevens van het positioneringssysteem, maar het is degene die de meeste mensen kennen.) Dit kan met name handig zijn op locaties in de binnenlucht. GPS-signalen kunnen niet bereiken.

Het GPS-systeem is niet het enige netwerk van satellieten dat ook voor positionering kan worden gebruikt. Rusland heeft zijn eigen GLONASS-systeem en China heeft BDS. Europa werkt ook aan een eigen alternatief voor GPS, ook bekend als Galileo. GPS kan worden afgesloten of beperkt in tijden van oorlog of conflict, dus landen willen dat hun eigen satellieten zelfvoorzienend zijn.

Image Credit: Richard Smith op Flickr

GPS op zich is geen privacyprobleem - als u bijvoorbeeld een oude GPS-eenheid voor uw auto heeft, is deze waarschijnlijk niet in staat om uw locatie te verzenden. GPS kan echter een privacyprobleem zijn in combinatie met zendtechnologie. GPS-volgapparatuur maakt niet alleen gebruik van GPS-ontvangers: ze slaan de GPS-gegevens op voor later gebruik of verzenden de GPS-gegevens.