Спутник не сообщает приёмнику, где он находится
Каждый спутник GPS передаёт радиосигнал с точным временем его отправки и сведениями о своей орбите. Приёмник сравнивает это время с моментом получения сигнала: так он оценивает расстояние до спутника. Сигнал идёт почти со скоростью света, поэтому даже небольшая ошибка в измерении времени заметно сдвинула бы расчётную точку.
Сопоставив данные сразу от нескольких спутников, приёмник вычисляет своё положение. Для этого он сам принимает сигналы и обрабатывает их — телефону не нужно отправлять запрос спутнику или подключаться к американским военным системам. Интернет может помогать быстрее находить спутники, но сам принцип GPS от него не зависит.
Военная система, ставшая повседневной инфраструктурой
GPS разрабатывали для военных задач, где важно было определять координаты и направлять силы и технику. Позднее сигналы стали доступны гражданским пользователям. Это превратило орбитальную систему в невидимую основу множества обычных действий: навигации в автомобиле, поиска адреса и синхронизации времени в сетях и других устройствах.
Под «бесплатно» здесь имеется в виду, что пользователь не платит США за само получение стандартного сигнала GPS. Спутники, наземное управление и обновление системы всё равно требуют ресурсов: расходы несёт государство, а не каждый человек отдельно при каждом включении карты.
Почему это работает по всему миру
Спутники непрерывно движутся по орбитам, а наземные станции следят за состоянием системы и передают спутникам обновлённые данные. Приёмник может использовать GPS почти в любой точке мира, если сигналы достаточно хорошо принимаются. Высокие здания, тоннели и другие препятствия мешают радиоволнам, поэтому в городе или под землёй точность может снижаться.
В итоге военная разработка стала общей инфраструктурой без единого глобального «центрального навигатора»: координаты рассчитывает устройство у пользователя, принимая сигналы, доступные над его головой.
