Trilateratie is een wiskundige techniek die door een GPS-apparaat (Global Positioning System) wordt gebruikt om de positie, snelheid en hoogte van de gebruiker te bepalen. Door constant radiosignalen van meerdere GPS-satellieten te ontvangen en te analyseren en de geometrie van cirkels, bollen en driehoeken toe te passen, kan een GPS-apparaat de precieze afstand of het bereik berekenen tot elke satelliet die wordt gevolgd.
Hoe trilateratie werkt
Trilateratie is een geavanceerde versie van triangulatie, hoewel het de meting van hoeken niet gebruikt in zijn berekeningen. Gegevens van een enkele satelliet geven een algemene locatie van een punt binnen een groot cirkelvormig gebied op het aardoppervlak. Door gegevens van een tweede satelliet toe te voegen, kan de GPS de specifieke locatie van dat punt beperken tot een gebied waar de twee gebieden met satellietgegevens elkaar overlappen. Het toevoegen van gegevens van een derde satelliet geeft een nauwkeurige positie van het punt op het aardoppervlak. Alle GPS-apparaten hebben drie satellieten nodig voor een nauwkeurige positieberekening. Gegevens van een vierde satelliet – of zelfs meer dan vier satellieten – verbeteren de precisie van de locatie van het punt verder en maken het ook mogelijk om factoren zoals hoogte of, in het geval van vliegtuigen, hoogte te berekenen. GPS-ontvangers volgen routinematig vier tot zeven satellieten tegelijk en gebruiken trilateratie om de informatie te analyseren.
GPS-satellieten
Het Amerikaanse ministerie van Defensie onderhoudt de 24 satellieten die wereldwijd gegevens doorgeven. Uw GPS-apparaat kan in contact blijven met ten minste vier satellieten, waar ter wereld u zich ook bevindt, zelfs in bosrijke gebieden of grote metropolen met hoge gebouwen. Elke satelliet draait twee keer per dag om de aarde en stuurt regelmatig signalen naar de aarde vanaf een hoogte van ongeveer 12.500 mijl. Satellieten werken op zonne-energie en hebben back-upbatterijen.
Wanneer een GPS niet werkt
Wanneer een GPS-navigator onvoldoende satellietgegevens ontvangt omdat hij niet genoeg satellieten kan volgen, mislukt de trilateratie. Obstakels zoals grote gebouwen of bergen kunnen ook zwakke satellietsignalen blokkeren en de nauwkeurige berekening van de locatie verhinderen. Het GPS-apparaat zal de gebruiker op de een of andere manier waarschuwen dat het geen correcte positie-informatie kan verstrekken. Satellieten kunnen ook tijdelijk uitvallen. Signalen kunnen te langzaam bewegen door bijvoorbeeld factoren in de troposfeer en ionosfeer. Signalen kunnen ook bepaalde formaties en structuren op aarde afstoten, waardoor een trilateratiefout ontstaat.
GPS-technologieën en -systemen van de overheid
GPS werd in 1978 geïntroduceerd met de lancering van de eerste wereldwijde positioneringssatelliet. Het werd tot de jaren tachtig alleen gecontroleerd en gebruikt door de Amerikaanse regering. De volledige vloot van 24 actieve satellieten die door de VS worden gecontroleerd, is pas in 1994 in gebruik genomen. Een GPS-apparaat stuurt geen gegevens naar satellieten. GPS-apparaten, zoals smartphones die zijn uitgerust met de technologie, kunnen ook gebruikmaken van telefoonsystemen, zoals zendmasten en netwerken voor mobiele telefoons, en internetverbindingen om de locatienauwkeurigheid verder te verbeteren. Bij gebruik van deze laatste twee systemen kan een GPS-apparaat gegevens naar deze systemen sturen. Omdat het GPS-satellietsysteem eigendom is van de Amerikaanse overheid en het selectief de toegang tot het netwerk kan weigeren of beperken, hebben andere landen hun eigen GPS-satellietnetwerken ontwikkeld. Waaronder:
- China’s BeiDou-navigatiesatellietsysteem
- Ruslands wereldwijde satellietnavigatiesysteem (GLONASS)
- Het positioneringssysteem Galileo van de Europese Unie
- India’s Indiase regionale satellietnavigatiesysteem (IRNSS), ook bekend als NAVIC
