GPSは、1秒あたり何百万ものリクエストをどのようにスケーリングして処理し、リアルタイムで応答しますか

最近では、スマートフォンまたは何らかのタイプのGPSデバイスを所有しているほぼ全員がどこかにいます。これらのデバイスもリアルタイムで更新されるようです。GPS衛星は、数百万のさまざまなデバイスからの潜在的に数百万の要求に応答し、数百万のすべてのデバイスを遅延なくリアルタイムで更新することができます。

私が理解しているように、それが適切に準備されていない場合、数千人でさえトラフィックを得るウェブサイトは遅くなります.GPSは、スーパーコンピュータにとっても難しいと思われるトラフィックの量にどう対処するのですか？

誰かが大きな町の丘の上に立って、「モンゴル人が来ている！」と叫ぶと その後、誰もが何が起こっているかを知っており、彼らは町から出ます。展望台は「ヘイティミー：モンゴル人が来ています！ヘイジョン：モンゴル人が来ています！ヘイサラ...」と言う必要はありません。

GPSは、「私はここにいます！」と叫んでいる軌道上の衛星の集まりです。無線周波数で。GPS受信機は、さまざまな衛星が自分の位置を叫んでいるのを確認しようとし、「衛星1がそこにあり、衛星2がそこにあり、衛星3がちょうどその場所にある場合...ここのどこかにいる」

技術的には、受信機は各GPS衛星のタイムスタンプと軌道位置をリッスンしています。異なる衛星の信号が受信機に到達するまでにかかった時間を計算し、各衛星からの距離を受信機に提供します。各衛星までの距離を考えると、自分の位置がわかります。

どうやって？軌道上にある3つの衛星と、地球上のあなたとの間に長い棒を置いて想像してみてください。これらのスティックは1箇所でしか会えません。1つの衛星と1つの固定長のスティックを使用すると、衛星の周りの球体のどこにいてもかまいません。2つのサテライトを使用すると、2つのサテライト間の中心にある円のどこにでもいることができます。衛星が3つある場合、通常、位置は1箇所のみになります。ただし、通常、精度を上げるには4つの衛星が必要です。（衛星からの距離の計算は通常それほど正確ではないので、より多くの衛星までの距離を知る方が良いです）

GPS衛星は送信機のみ（GPS信号に関する限り）であり、もう一方の端は受信機のみです。双方向通信がないため、衛星がデバイスの数を気にする必要はありません。基本的に、衛星は特定の時間に自身の位置を送信し、受信機はその情報を使用して位置を計算するため、すべての作業は受信機によって行われます。

つまり、従来のアナログラジオやテレビには「リクエスト」がないように、「リクエスト」はありません。

衛星は応答しません。彼らは信号を送信し、GPSクライアントはそれを受信します。GPSデバイスは衛星に何も送信する必要がなく、衛星から受信するだけで十分です。GPSデバイスは、より多くの衛星から信号を受信する必要があり、その後、いくつかの計算を行って独自の位置を計算します。

簡単な答えは次のとおりです。大規模に並列化されています。:-)

各衛星からあなたの位置までの距離は、信号が頭上で20,200 km（12,600マイル）を移動するのにかかる時間から計算されます。信号が300,000 km / sで移動する場合、所要時間は89〜67ミリ秒であるため、ナノ秒の精度で測定する必要があります。GPSの最も注目すべき点の1つは、受信機の安価でシンプルな時計を、衛星の非常に複雑で高価な時計と同じ精度にする方法です。

Darronは、4つの衛星を使用して修正を取得する方法を説明しました。1つは球を定義し、2つ目はこれを円として交差させ、3つ目は円を2点で切断し、4つ目はこれら2つの点を区別します。受信機が地球の表面の近くにあると仮定されている場合、4番目の衛星測定の代わりにこれを使用できます。これらはすべて単一のポイントで交差するのが理想的ですが、実際には、修正せずに、受信機のクロックが高速または低速で動作するため、わずかに分散します。クロックレートを調整して、可能な限り一致するようにすることで、必要なタイミング精度が得られます。残りのスプレッドは、修正の精度の尺度です。

経度用のクロノメーターによるナビゲーションの昔、本当に必要だったのは非常に安定した時計だけでした。クロックの動作はわずかに遅くなったり速くなったりしますが、レートがわかっている限りこれは問題ではありません。レートから正確な時間を計算することは簡単で、ポートで正午の銃の発射などの正確な時間に対してクロックがチェックされてからの時間です。同様に、GPS受信機で本当に必要なのは、シンプルで安定したクロックで、上記のようにレートを調整して、「手の中の原子時計」に相当するものを提供します。