GPS- en MRU-vergelijking in gebruik. De fysica achter GPS

Nauwkeurige positiebepaling is belangrijk voor tal van activiteiten, zoals goederenvervoer over de weg en zeevaart. Het was in 1978 dat het Amerikaanse ministerie van Defensie het Global Positioning System, bij ons beter bekend als GPS, heeft opgezet. Dit positioneringssysteem maakt gebruik van satellieten om de positie te bepalen. Om dit te doen, plaatste het drie satellieten in een baan om de aarde.

Satellieten die in de baan van de aarde zijn geplaatst, zenden signalen uit met bekende patronen die overal op aarde, op zee of in de lucht, kunnen worden ontvangen door ontvangers ter grootte van een rekenmachine. Dit is het meest nauwkeurige positioneringssysteem van vandaag.

Het basisprincipe van hoe GPS werkt, is om de positie van satellieten te gebruiken om de locatie van een object op aarde te bepalen door middel van triangulatie. Wanneer de ontvanger een satellietsignaal opvangt, kan hij de exacte afstand bepalen. Dit gebeurt als volgt:

De ontvanger synchroniseert zijn interne signaal met het signaal dat door de satelliet wordt verzonden en bepaalt zo het tijdsinterval (

t) tussen het tijdstip waarop het signaal werd verzonden en het tijdstip waarop het werd ontvangen.

Zoals we weten is de datatransmissiesnelheid gelijk aan de lichtsnelheid zelf (v = 2,998 x 10⁸ m/s), berekent de ontvanger de afstand (Δzo) scheiding tussen de satelliet en het object door de volgende vergelijking:

y=y₀+v.t
∆s=v.t

Stel dat het gemeten tijdsinterval tussen de GPS en een object 0,065 s is. Dus wat zou de afstand zijn tussen de GPS en het object? Maak gewoon gebruik van de bovenstaande vergelijking om de afstand ertussen te bepalen. Dus:

∆s=2.998 .10⁸.0,065

s=19.487,00 km

Satellieten hebben atoomklokken aan boord, die nauwkeuriger zijn. Om de positie door middel van triangulatie te bepalen, is het echter noodzakelijk om nog twee afstanden te kennen, die kunnen worden bepaald met twee andere satellieten. Tegenwoordig kunnen we zien dat GPS een accessoire is geworden dat veel wordt gebruikt door gewone mensen en niet langer alleen voor militair gebruik is bedoeld.

Door Domitiano Marques
Afgestudeerd in natuurkunde

Bron: Brazilië School - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/gps-equacao-mru-uso.htm