Wat is GPS en waarom is het zo nauwkeurig
GPS is een satellietnavigatiesysteem waarmee apparaten zoals je smartphone hun positie op aarde kunnen bepalen. In de ruimte draaien continu meerdere satellieten om de aarde. Elke satelliet zendt radiosignalen uit met daarin zijn positie en de exacte tijd van verzending. Je telefoon ontvangt deze signalen en rekent daarmee uit waar jij je bevindt. Voor elektronica- en schakelingliefhebbers is vooral interessant hoe die signalen worden verwerkt en waarom een goede antenne, klok en ontvanger zo belangrijk zijn.
Hoe je telefoon satellietsignalen ontvangt
In je telefoon zit een gevoelige gps ontvanger met een compacte antenne, vaak gecombineerd met antennes voor wifi en mobiel internet. Deze gps chip luistert op een specifieke frequentie naar zwakke radiosignalen van meerdere satellieten tegelijk. Omdat de signalen extreem zwak zijn als ze het aardoppervlak bereiken, is een goede ruisonderdrukking en filtering cruciaal. De chip vergelijkt het ontvangen patroon met bekende codes per satelliet zodat hij weet welk signaal bij welke satelliet hoort.
Hoe je positie wordt uitgerekend
Om een positie te bepalen heeft je telefoon signalen van minimaal vier satellieten nodig. Elke satelliet bevat zeer nauwkeurige atoomklokken en stuurt constant door wat de exacte tijd is en waar de satelliet zich in zijn baan bevindt. Je telefoon meet de looptijd van het signaal tussen satelliet en ontvanger. Omdat radiosignalen zich met de lichtsnelheid voortplanten, kan hij van elke satelliet een afstand schatten. Door meerdere van die afstanden te combineren wordt jouw positie als snijpunt in drie dimensies berekend, plus een correctie voor de interne klok van de telefoon.
Waarom gps soms onnauwkeurig is
De nauwkeurigheid van gps hangt sterk af van de ontvangstkwaliteit. In stedelijke omgevingen worden signalen weerkaatst door gebouwen waardoor de gemeten afstand langer lijkt en je positie kan verspringen. Binnen in huizen of onder een dik bladerdak wordt het signaal verzwakt en ziet de ontvanger minder satellieten. Storingen door andere elektronica en een minder goed afgestelde antenne in budgettelefoons kunnen de nauwkeurigheid verder verminderen. Ook de gebruikte algoritmen in de gps chip en de software bepalen hoe slim storende metingen worden weggefilterd.
Rol van wifi, bluetooth en mobiel netwerk
Naast gps gebruikt je telefoon vaak ook andere technieken om sneller een bruikbare locatie te geven. Met gegevens van wifi netwerken, bluetooth bakens en mobiele zendmasten kan de telefoon alvast een grove positie schatten, nog voordat het gps signaal volledig is vergrendeld. Dit heet assisted gps. Het netwerk stuurt extra informatie zoals ruwe satellietbanen en tijdreferenties waardoor de gps ontvanger sneller kan inloggen op de juiste satellieten. Dit merk je aan het sneller verkrijgen van een fix wanneer je je navigatie start.
Praktische tips voor betere gps ontvangst
Voor nauwkeurige metingen is het belangrijk dat je telefoon vrij zicht op de hemel heeft. Houd het toestel niet tegen metalen oppervlakken en vermijd diepe binnenruimtes als je een meting wilt loggen. Geef navigatie apps even de tijd om genoeg satellieten te vinden. Voor toepassingen als datalogging, dronebesturing of zelfbouw gps trackers loont het om te kiezen voor een module met een goede actieve antenne, stabiele voeding en helder zicht op de lucht. Zo haal je het maximale uit het gps systeem in je eigen schakelingen.
