Почему GPS сверяет расстояние сразу с несколькими спутниками
GPS-приёмник не «видит» точку на карте напрямую. Каждый спутник передаёт сигнал с отметкой времени и сведениями о своём положении. По задержке сигнала приёмник оценивает, как далеко он находится от спутника: радиоволна распространяется с известной скоростью, поэтому даже небольшая ошибка во времени заметно влияет на расчёт расстояния.
Одно такое измерение задаёт множество возможных мест — все точки на поверхности воображаемой сферы вокруг спутника. Пересечение сфер от трёх спутников в идеальном расчёте указывает на положение в пространстве. Но у обычного приёмника есть ещё одна неизвестная: насколько неточны его внутренние часы относительно атомных часов спутников. Сигнал четвёртого спутника позволяет учесть эту разницу и уточнить координаты. Поэтому речь идёт не просто о «трёх точках для триангуляции»: приёмник одновременно решает задачу о своём положении и времени.
Зачем спутники распределены по орбитам
Даже если приёмнику требуется четыре сигнала, они должны быть доступны в разных частях планеты и в разное время. Спутники движутся по орбитам, а Земля вращается под ними; одна и та же группа не может постоянно обслуживать всю поверхность. Поэтому спутники размещают на нескольких орбитальных плоскостях — как полосах, наклонённых к экватору. Такое распределение помогает поддерживать видимость нескольких аппаратов над горизонтом по мере их движения.
Число 24 описывает состав группировки, рассчитанной на глобальное покрытие, а не количество спутников, которые приёмник использует одновременно. В реальности он часто принимает сигналы от большего числа аппаратов, чтобы улучшить расчёт и иметь запас, если часть не видна.
Почему в городе координаты могут «плавать»
Орбита обеспечивает возможность связи, но не гарантирует, что сигнал доберётся до приёмника. Высокие здания, горы или крыша автомобиля закрывают часть неба; отражённый от фасада сигнал приходит позже прямого и искажает оценку расстояния. Поэтому открытая площадка обычно даёт более надёжное положение: важны не только спутники на орбите, но и свободный обзор неба именно в том месте, где находится человек.
