Global Positioning System (GPS) yra palydovinė navigacijos sistema, sudaryta iš 24 palydovų tinklo, kuriuos į orbitą iškėlė JAV Gynybos departamentas. GPS iš pradžių buvo skirtas karinėms programoms, tačiau 1980-aisiais vyriausybė padarė sistemą prieinamą civiliams. GPS veikia bet kokiomis oro sąlygomis, bet kur pasaulyje, 24 valandas per parą. Naudojantis GPS nėra jokių prenumeratos mokesčių ar nustatymo mokesčių.
Kaip veikia GPS?
Global Positioning System palydovai perduoda signalus į įrangą ant žemės. GPS imtuvai pasyviai priima palydovų signalus; jie nesiunčia. GPS imtuvams reikia neužstočio dangaus vaizdo, todėl jie naudojami tik lauke ir dažnai neveikia gerai miškuose ar šalia aukštų pastatų. GPS veikimas priklauso nuo labai tikslaus laiko šaltinio, kurį teikia atominių laikrodžių sistema JAV Jūrų observatorijoje. Kiekviename GPS palydove yra atominių laikrodžių.
Kiekvienas GPS palydovas perduoda duomenis, kurie nurodo jo vietą ir dabartinį laiką. Visi GPS palydovai sinchronizuoja operacijas, kad šie kartojami signalai būtų perduodami tuo pačiu metu. Signalai, judantys šviesos greičiu, pasiekia GPS imtuvą šiek tiek skirtingu laiku, nes kai kurie palydovai yra toliau nei kiti. Atstumas iki GPS palydovų gali būti nustatomas įvertinus laiką, per kurį jų signalai pasiekia imtuvą. Kai imtuvas įvertina atstumą iki mažiausiai keturių GPS palydovų, jis gali apskaičiuoti savo padėtį trimis dimensijomis.
Visuomet yra mažiausiai 24 veikiančių GPS palydovų. Palydovus, valdomus JAV Oro pajėgų, orbita su 12 valandų periodu. Žemės stotys naudojamos tiksliai sekti kiekvieno palydovo orbitą.
Padėties nustatymas?
GPS imtuvas “žino” palydovų vietą, nes ši informacija yra įtraukta į palydovų perdavimus. Įvertinęs, kiek toli yra palydovas, imtuvas taip pat “žino”, kad jis yra kažkur įsivaizduojamos sferos paviršiuje, kurios centras yra palydovas. Tada jis nustato kelių sferų dydžius, po vieną kiekvienam palydovui. Imtuvas yra ten, kur šios sferos susikerta.
Kiek tikslus yra GPS?
GPS atsako į penkis klausimus vienu metu:
“Kur aš esu?”
“Kur aš einu?”
“Kur esi tu?”
“Koks geriausias būdas ten patekti?”
”Kada aš ten pateksiu?”
GPS yra vienintelė sistema šiandien, kuri gali parodyti jūsų tikslią vietą Žemėje bet kada, bet kokiomis oro sąlygomis, nesvarbu, kur esate!
Padėties, nustatytos naudojant GPS, tikslumas priklauso nuo imtuvo tipo. Dauguma nešiojamų GPS įrenginių turi apie 10-20 metrų tikslumą. Kiti imtuvų tipai naudoja metodą, vadinamą Diferenciniu GPS (DGPS), kad gautų daug didesnį tikslumą. DGPS reikalauja papildomo imtuvo, fiksuoto žinomoje vietoje netoliese. Stacionaraus imtuvo atlikti stebėjimai naudojami koreguoti pozicijas, užfiksuotas judančių įrenginių, taip pasiekiant didesnį nei 1 metro tikslumą.
Kai sistema buvo sukurta, GPS perdavimuose buvo įterpti laiko klaidos, kad nekarinių GPS imtuvų tikslumas būtų apribotas iki maždaug 100 metrų. Ši GPS operacijų dalis, vadinama Pasirinktine prieiga, buvo panaikinta 2000 m. gegužės mėn.
GPS plėtra:
GPS buvo sukurtas JAV kariuomenės. Koncepcija prasidėjo 60-ųjų pabaigoje, tačiau pirmasis palydovas buvo iškeltas tik 1978 m. vasarį. 1989 m. ’Magellan Corp.“ pristatė pirmąjį nešiojamą GPS imtuvą. 1992 m. GPS buvo naudojamas Operacijoje „Desert Storm“. 1996 m. kovo mėn. Prezidentas nusprendė padaryti GPS nemokamą civiliams vartotojams.
GPS sistemos aprašymas:
GPS turi tris segmentus:
Kosminis segmentas dabar susideda iš 28 palydovų, kiekvienas iš jų yra savo orbitoje apie 11 000 jūrmylių virš Žemės.
Vartotojų segmentas susideda iš imtuvų, kuriuos galite laikyti rankoje arba montuoti savo automobilyje.
Kontrolės segmentas susideda iš žemės stočių (penkios iš jų, išsidėsčiusios visame pasaulyje), kurios užtikrina, kad palydovai veiktų tinkamai.
GPS sistemos segmentai
GPS civiliniam naudojimui
Iš pradžių kariuomenė nenorėjo leisti civiliams naudoti GPS, bijodama, kad kontrabandininkai, teroristai ar priešiškos jėgos jį naudos. Galiausiai, nusileidusi įmonių, kurios gamino įrangą, spaudimui, Gynybos departamentas padarė GPS prieinamą nekariniams tikslams, su tam tikromis apribojimais. 2000 m. gegužės 1 d. prezidentas Clintonas panaikino apribojimus ir paskelbė, kad galimybė sumažinti civilinius GPS signalus ekstremalių situacijų metu bus panaikinta iki 2010 m. Federalinė vyriausybė įsipareigojo teikti GPS technologiją taikiems naudojimams visame pasaulyje nemokamai.