GPS는 초당 수백만 건의 요청을 어떻게 처리하고 실시간으로 처리합니까?

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오늘날 어딘가에 스마트 폰이나 GPS 장치를 소유 한 거의 모든 사람들이 있습니다. 이 장치들도 실시간으로 업데이트되는 것 같습니다. GPS 위성은 어떻게 수백만 개의 다른 장치로부터의 수백만 건의 요청에 응답하고 지연없이 실시간으로 수백만 개의 모든 장치를 업데이트 할 수 있습니까?

알다시피, 수천 명이라도 트래픽을 얻는 웹 사이트는 제대로 준비되지 않으면 속도가 느려집니다. GPS는 처리하기 어려운 것처럼 보이는 트래픽 양에 대처하는 방법은 물론 슈퍼 컴퓨터에서는 어려울 수 있습니다.

gps

— 사용자 10037
소스

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-1. P.Enge의 "Global Positioning System"과 같은 GPS 텍스트를 읽거나 Altavista "GPS 작동 방식"을 검색하십시오.

— Nick Alexeev

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@ 닉-알타 비스타? 너무 1990 년대입니다!

— stevenvh 2019

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@NickAlexeev 당신은 이것이 주제에 맞지 않다고 주장 할 수 있지만, 이것이 나쁜 질문이라고 생각하지 않습니다. stackexchange의 아이디어는 정보의 원천이되므로 "GPS의 작동 방식"에 대한 "altaavista"를 검색하면이 질문에 대한 답변을 얻을 수 있습니다.

— Kellenjb

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@Kellenjb 나는 게시하기 전에 숙제 (예비 연구)를해야한다고 주장한다. 원래 질문에 대한 대답은 인기있는 기사의 두 번째 페이지 또는 GPS 작동 원리에 관한 장과 같습니다. 나는 이것이 주제에 맞지 않다고 주장하지 않았다.

— Nick Alexeev

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@NickAlexeev 어떤 기사의 어떤 단락을 읽어야합니까 (링크가 있습니까?). 답변을 직접 찾을 수 있다면 여기에 게시하지 않았을 것입니다. 이것은 GPS에 대한 특정 질문입니다. 왜 "GPS 작동"을 검색해야합니까? AFAIK이 질문을 검색했는데 결과에 아무것도 나타나지 않았습니다.

— user10037

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누군가가 큰 마을 언덕 위에 서서 "몽골 인들이 온다!" 그럼 모두가 무슨 일인지 알고 마을에서 나옵니다. 전망대는 "이봐 Timmy : 몽골 인이 온다! 이봐 요 존 : 몽골 인이 온다! 이봐 Sarah ..."

GPS는 궤도에 비명을 지르는 위성들 중 하나입니다. "저 여기 있어요!" 무선 주파수에서. GPS 수신기는 다른 위성이 자신의 위치를 비명을 지르려고 시도하고 "위성 1이 저기 있고 위성 2가 저기 있고 위성 3이 그 자리에있을 경우 ..." 어딘가에있을거야 "

기술적으로 수신기는 각 GPS 위성의 타임 스탬프 및 궤도 위치를 수신하고 있습니다. 서로 다른 위성 신호가 수신기에 도달하는 데 걸린 시간을 계산하여 수신기에 각 위성으로부터의 거리를 제공합니다. 각 위성까지의 거리가 주어지면 자신의 위치를 알 수 있습니다.

어떻게? 궤도에 위성 3 개가 있고 지구에 긴 위성이 있다고 가정 해보십시오. 그 막대기들은 한곳에서만 만나게 될 것입니다. 하나의 위성과 하나의 고정 길이 스틱을 사용하면 위성 주위 구의 어느 곳에 나있을 수 있습니다. 두 개의 위성을 사용하면 두 위성 사이에있는 원의 어느 곳에 나있을 수 있습니다. 위성 세 개를 사용하면 일반적으로 한 위치에만 위치 할 수 있습니다. 그러나 일반적으로 정밀성을 위해서는 4 개의 위성이 필요합니다. (위성으로부터의 거리 계산은 일반적으로 정확하지 않으므로 더 많은 위성까지의 거리를 아는 것이 좋습니다)

— 대런
소스

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몽골 인이 +1합니다. 아무도 기억하지 않지만 GPS (Global Positioning System)는 시스템 입니다. 손잡이와 버튼이있는 작은 상자를 GPSR (Global Positioning System Receiver)이라고합니다. GPS (Global Positioning System Receiver) 데이터 는 수신기 이며, 힌트는 '수신기'에 있습니다. 물론, 이것을 기억하는 유일한 사람들은 이미 GPS가 일방 통행이라는 것을 알고있는 슬프고 냉담한 괴상한 사람들입니다. 아 잠깐만

— Alexios

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수정 사항을 받고 이유를 설명하기 전에 최소 3 개의 GPS 위성 으로부터 정보가 필요하다고 언급하면 +1입니다 .

— Jon L

실제로 올바른 수정을 위해서는 4 개의 위성이 필요합니다. 실제로 위치를 결정할 때 해결해야 할 네 가지 미지의 공간 크기와 시간이 있습니다. 위성은 모든 시간을 정확히 알고 있지만 (온보드에 원자 시계가 있기 때문에) 수신기는 몇 시인 지 알지 못합니다. 당신은 3으로 합리적인 수정을 얻기 위해 영리한 가정을 할 수 있지만 정확도는 4로 극적으로 향상됩니다.

— Cort Ammon

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GPS 위성은 송신기 일 뿐이며 (GPS 신호에 관한 한) 다른 쪽 끝은 수신기 일뿐입니다. 양방향 통신이 없으므로 위성이 장치 수를 신경 쓸 필요가 없습니다. 기본적으로 위성은 특정 시간에 자체 위치를 전송하고 수신기는 해당 정보를 사용하여 위치를 계산하므로 모든 작업은 수신기에서 수행됩니다.

간단히 말해, 전통적인 아날로그 라디오 및 텔레비전에 대한 "요청"이없는 것처럼 "요청"이 없습니다.

— AndrejaKo
소스

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위성이 응답하지 않습니다. 신호를 전송하고 GPS 클라이언트가 신호를 수신합니다. GPS 장치는 위성으로 아무것도 보낼 필요가 없으며 위성에서 수신하면 충분합니다. GPS 장치는 더 많은 위성으로부터 신호를 수신 한 다음 자체 위치를 계산하기 위해 수학을 수행합니다.

짧은 대답은 다음과 같습니다. :-)

— 알 케프
소스

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각 위성에서 사용자 위치까지의 거리는 신호가 오버 헤드 일 때 신호가 20,200km (12,600 마일)를 이동하는 데 걸리는 시간에서 계산되며, 수평선에서는 수신기로 최대 26,600km (16,500 마일)가됩니다. 신호가 300,000km / s로 이동하는 데 걸리는 시간은 89에서 67 밀리 초 사이이므로 나노초 정확도로 측정해야합니다. GPS에서 가장 주목할만한 것 중 하나는 수신기의 저렴하고 간단한 클록이 위성의 매우 복잡하고 비싼 클록과 동일한 정확도를 갖도록하는 방법입니다.

Darron은 4 개의 위성을 사용하여 수정 사항을 얻는 방법을 설명했습니다. 하나는 구를 정의하고, 두 번째는 이것을 원으로 교차하고, 세 번째는 원을 두 점으로 자르고 네 번째는이 두 점을 구별합니다. 수신기가 지구 표면 근처에 있다고 가정하면 네 번째 위성 측정 대신 사용할 수 있습니다. 이상적으로는 모두 단일 지점에서 교차해야하지만 실제로는 수정없이 수신기 클럭이 빠르게 또는 느리게 실행되기 때문에 약간 확산됩니다. 가능한 한 일치하도록 클록 속도를 조정하여 필요한 타이밍 정확도를 얻습니다. 나머지 스프레드는 수정의 정확성을 측정 한 것입니다.

옛날 크로노 미터를 이용한 내비게이션의 항해에서 실제로 필요한 것은 매우 안정적인 시계였습니다. 클럭이 약간 느리거나 빠르게 실행되지만 속도를 알고있는 한 중요하지 않습니다. 그런 다음 속도에서 정확한 시간을 계산하고 포트에서 정오 총 발사와 같은 정확한 시간에 대해 시계를 점검 한 이후의 시간을 계산하는 것이 쉬웠습니다. 마찬가지로 GPS 수신기에 실제로 필요한 것은 간단하지만 안정적인 클럭이며, 위와 같이 속도가 계산되어 "손에있는 원자 시계"와 동일한 기능을 제공합니다.

— 해리 웨스턴
소스