2

Slik fungerer GPS

Det er ikke magi som gjør at GPS-en din kan føre deg til en hvilken som helst gateadresse.

Satellitter som denne er nøkkelen til GPS-navigering. (Foto: Istockphoto / Cristian Matei)

GPS

GPS (Global Positioning System) er et posisjoneringssystem basert 24 til 32 satelitter i bane rundt jorda.

Systemet er gratis og åpent for sivil bruk, men det amerikanske forsvaret har muligheten til å sperre systemet i en konfliktsituasjon.

De fleste som har en GPS vet at det er mulig å taste inn en adresse, og GPS-en viser veien gjennom byens veinett. Du har kanskje konstatert at det ligger avansert teknologi bak det hele, som du ikke trenger å vite noe mer om for å dra nytte av den. Men du har vel lurt på hvordan det fungerer?

Historien bak

Tidligere var det globale posisjoneringssystemet GPS forbeholdt det amerikanske forsvaret. Systemet gjorde det mulig å fastslå en GPS-mottakers posisjon, noe som hadde en haug med praktiske bruksområder. For eksempel ble det enklere å fortelle hvor bombeflyene skulle slippe sine eksplosive overraskelser eller nøyaktig hvor helikopteret skal plukke opp en tropp. 

I 1993 ble det amerikanske GPS-nettverket åpnet også for sivilt bruk. I dag kan hvem som helst bruke det som hjelpemiddel hvor som helst. Navigasjonssystemet brukes ikke bare på veiene, men også i skog og mark, på sjøen og i lufta. 

Teknologi og matematikk

Det er teknologi og matematikk som tillater GPS-mottakeren å finne posisjonen din. Prinsippet er ganske enkelt.

Posisjonen konstateres ved at GPS-mottakeren din mottar signaler fra satellitter som går i bane rundt jorda. Satelittnettverket som brukes av GPS-er består av mellom 24 og 32 satellitter. GPS-mottakeren mottar signaler fra flere enn seks satellitter om gangen. 

GPS-en trenger to ting for å finne sin egen posisjon. Den trenger å motta signaler fra et flertall satellitter. Signalene som mottas forteller satellittenes eksakte posisjon. GPS-en trenger også å vite avstanden til hver satellitt. Ut ifra disse opplysningene kan GPS-mottakeren selv regne ut sin egen posisjon. 

Hver GPS har en innebygget Quartz-klokke.
Hver GPS har en innebygget Quartz-klokke.

Avstanden tilsvarer tiden

Avstanden er imidlertid en utfordring å finne. Denne er lineær med hvor lang tid det har gått fra signalene ble sendt ut fra satellitten til de blir mottatt av GPS-en. Med andre ord må både satellittene og GPS-mottakeren ha en svært nøyaktige klokker.

Hver satellitt er derfor utstyrt med en atomklokke, som vi anser som helt nøyaktig. En åpenbar løsning er å utstyre hver GPS-mottaker også med en slik type klokke. Men at en atomklokke koster fra 300 000 kroner og oppover gjør denne løsningen ganske uaktuell. 

I stedet er hver GPS-mottaker utstyrt med en Quartz-klokke. For å få god nok nøyaktighet nullstilles denne klokken konstant. GPS-mottakeren får tidspunkter fra fire eller flere satellitter om gangen, og kalibrerer sin egen klokke ut ifra dette. 

Ved å vite posisjonen til satelittene og avstanden mellom hver satelitt og GPS-mottakeren kan man matematisk regne seg frem til en korrekt posisjon. (Illustrasjon)
Ved å vite posisjonen til satellittene og avstanden mellom hver satellitt og GPS-mottakeren kan man matematisk regne seg frem til en korrekt posisjon. (Illustrasjon)

Ved hjelp av enkel matematikk kan GPS-mottakeren deretter finne posisjonen sin. 

Det GPS-mottakeren gjør, kan illustreres ved å bruke en passer og tegne sirkler rundt hver satellitt med den målte avstanden til GPS-mottakeren. Hvis det GPS-en har registrert er korrekt, vil alle sirklene krysse hverandre på ett bestemt punkt. På dette punktet befinner du deg.

Nøyaktigheten er ikke helt eksakt, og linjene vil bare i teorien krysse hverandre på ett bestemt punkt. GPS-en er derfor ikke helt nøyaktig, og vanlige GPS-er vil derfor finne en posisjon som er inntil 5 meter feil på en god dag. Jo flere satellitter GPS-mottakeren mottar signaler fra, jo mer nøyaktig posisjon får du. 

Vanlige GPS-er kan motta signaler fra opptil 20 satelitter om gangen, for å sikre en så nøyaktig posisjon som mulig.

Ikke mulig å spore

Det er umulig å spore en GPS-mottaker i seg selv. Siden mottakeren kun får inn signaler som allerede er i luften og tyder disse, uten å sende noen signaler ut, kan du bevege deg hvor du vil uten å føle deg overvåket. 

Skal GPS brukes til å spore noen må  GPS-mottakeren også har en sender, som for eksempel en mobiltelefon som videresender informasjon om posisjonen din. En vanlig bilnavigator har ikke dette.

(Foto: Istockphoto / Béatrice Pautaire)
(Foto: Istockphoto / Béatrice Pautaire)

A-GPS

De fleste nyere GPS-mobiler har såkalt assistert GPS (A-GPS). Det betyr at den sender litt data til basestasjoner i området for å finne en omtrentlig posisjon for å raskere kunne finne den nøyaktige GPS-posisjonen din. Dette bruker noen få kB med data, men sørger for at mobilen finner posisjonen din langt raskere enn om du deaktiverer denne funksjonen.

A-GPS fungerer ved at telefonen bruker mobilnettet rundt deg til å fastslå omtrentlig posisjon, og på den måten vet den hvilke satellitter den først skal søke kontakt med.

Slik kjenner GPS-en veinettet

De fleste vanlige GPS-er finner koordinatene dine på ovenfornevnte måte, og plasserer deg deretter i et kart. Kartet ligger lagret på selve GPS-en, og har ingenting med satellittene å gjøre.

Et bilnavigasjonssystem har en lang rekke koordinater lagret på forhånd, slik at den for eksempel vet koordinatene til addressen "Kongens gate 17" eller forskjellige bensinstasjoner og kan lede deg dit bare ved at du plotter inn adressen.

I tillegg er det på forhånd lagt inn et helt veinett med tilhørende koordinater, informasjon om hvor det er lovlig å kjøre og lignende. På den måten kan den fortelle deg nøyaktig hvor du skal kjøre for å enklest mulig komme deg til målet. 

De bilnavigasjonssystemene du får til mobiltelefoner har vanligvis ikke store kart og masse adresser lagret i telefonminnet, men henter de heller til enhver tid over internett istedenfor. En mobiltelefon med GPS bruker altså mobilnettet for å laste inn kartene, og du bør være obs på at dette kan koste penger - spesielt når du er i utlandet. 

Topografiske GPS-er for skog og mark og GPS-er for navigering på sjøen viser bare hvor du befinner deg på kartet og hvilken retning du beveger deg i. Navigeringen for øvrig må du stå for selv.

Galileo - Et alternativ i fremtiden

Galileo er et planlagt europeisk satellittnavigasjonssystem, som skal stille som et alternativ til Navstar GPS. Galileos satellittnettverk skal bestå av 28 satellitter.

Tilhengerne av Galileo understreker at Navstar kontrolleres av det amerikanske forsvaret, og ved en krigssituasjon eller lignende har USA anledning til å stenge for all bruk av Navstar. EU er en stor pådriver til prosjektet, og har finansiert store deler av det.

Det er forventet at vi generelt vil oppnå bedre nøyaktighet i Galileo-posisjoneringen ved at det brukes enda mer nøyaktige klokker i satellittene, og satellittdekning vil være bedre ved høye breddegrader som for eksempel her i Skandinavia.

Du kan lese mer om Galileo på de offentlige nettsidene »

Russland har også sitt eget satellittposisjoneringssystem på gang som heter Glonass, og som startet som et prosjekt i 1976. Nå holder russerne på å gjenopprette posisjoneringssystemet. Satelittnettverket skal bestå av 24 satellitter, og vil også åpnes for sivilt bruk.

Du kan lese mer om Glonass (på engelsk eller russisk) på posisjoneringssystemets offentlige nettsider »

Er du klar for å skaffe deg GPS? Da bør du sjekke ut våre GPS-tester »

Kommentarer (2)

Til toppen