Globalny System Pozycjonowania (GPS) to system nawigacji oparty na satelitach, składający się z sieci 24 satelitów umieszczonych na orbicie przez Departament Obrony USA. GPS pierwotnie miał być przeznaczony do zastosowań wojskowych, ale w latach 80. rząd udostępnił system do użytku cywilnego. GPS działa w każdych warunkach pogodowych, wszędzie na świecie, 24 godziny na dobę. Nie ma opłat abonamentowych ani kosztów uruchomienia korzystania z GPS.
Jak działa GPS?
Satelity Globalnego Systemu Pozycjonowania przesyłają sygnały do urządzeń na ziemi. Odbiorniki GPS pasywnie odbierają sygnały satelitarne; nie transmitują. Odbiorniki GPS wymagają niezakłóconego widoku na niebo, dlatego używa się ich tylko na zewnątrz i często nie działają dobrze w obszarach leśnych lub w pobliżu wysokich budynków. Działanie GPS zależy od bardzo dokładnego odniesienia czasowego, które jest dostarczane przez zegary atomowe w Obserwatorium Morskim USA. Każdy satelita GPS ma na pokładzie zegary atomowe.
Każdy satelita GPS przesyła dane, które wskazują jego lokalizację i aktualny czas. Wszystkie satelity GPS synchronizują operacje, aby te powtarzające się sygnały były przesyłane w tym samym momencie. Sygnały, poruszające się z prędkością światła, docierają do odbiornika GPS w nieco różnych momentach, ponieważ niektóre satelity są dalej niż inne. Odległość do satelitów GPS można określić, szacując czas, jaki zajmuje ich sygnałom dotarcie do odbiornika. Gdy odbiornik oszacuje odległość do co najmniej czterech satelitów GPS, może obliczyć swoją pozycję w trzech wymiarach.
Zawsze jest co najmniej 24 operacyjne satelity GPS. Satelity, obsługiwane przez Siły Powietrzne USA, krążą z okresem 12 godzin. Stacje naziemne są używane do precyzyjnego śledzenia orbity każdego satelity.
Określanie pozycji?
Odbiornik GPS “wie” lokalizację satelitów, ponieważ te informacje są zawarte w transmisjach satelitarnych. Szacując, jak daleko jest satelita, odbiornik również “wie”, że znajduje się gdzieś na powierzchni wyimaginowanej kuli, której środek znajduje się w satelicie. Następnie określa rozmiary kilku kul, po jednej dla każdego satelity. Odbiornik znajduje się tam, gdzie te kule się przecinają.
Jak dokładny jest GPS?
GPS odpowiada na pięć pytań jednocześnie:
“Gdzie jestem?”
“Dokąd zmierzam?”
“Gdzie jesteś?”
“Jaka jest najlepsza droga, aby tam dotrzeć?”
”Kiedy tam dotrę?”
GPS to jedyny system dzisiaj, który może pokazać twoją dokładną pozycję na Ziemi w każdej chwili, w każdą pogodę, bez względu na to, gdzie jesteś!
Dokładność pozycji określonej za pomocą GPS zależy od typu odbiornika. Większość przenośnych jednostek GPS ma dokładność około 10-20 metrów. Inne typy odbiorników używają metody zwanej różnicowym GPS (DGPS), aby uzyskać znacznie wyższą dokładność. DGPS wymaga dodatkowego odbiornika umieszczonego w znanej lokalizacji w pobliżu. Obserwacje dokonane przez stacjonarny odbiornik są używane do korekty pozycji zarejestrowanych przez jednostki mobilne, co daje dokładność większą niż 1 metr.
Gdy system został stworzony, do transmisji GPS wprowadzono błędy czasowe, aby ograniczyć dokładność niewojskowych odbiorników GPS do około 100 metrów. Ta część operacji GPS, zwana Selektywną Dostępnością, została wyeliminowana w maju 2000 roku.
Rozwój GPS:
GPS został zaprojektowany przez amerykańskie wojsko. Koncepcja zaczęła się pod koniec lat 60., ale pierwszy satelita został wystrzelony dopiero w lutym 1978 roku. W 1989 roku firma Magellan Corp. wprowadziła pierwszy przenośny odbiornik GPS. W 1992 roku GPS był używany w operacji Pustynna Burza. W marcu 1996 roku prezydent zdecydował, że GPS będzie darmowy dla użytkowników cywilnych.
Opis systemu GPS:
GPS ma trzy segmenty:
Segment kosmiczny składa się obecnie z 28 satelitów, z których każdy znajduje się na własnej orbicie około 11 000 mil morskich nad Ziemią.
Segment użytkownika składa się z odbiorników, które można trzymać w ręku lub zamontować w samochodzie.
Segment kontrolny składa się z stacji naziemnych (pięć z nich, rozmieszczonych na całym świecie), które zapewniają prawidłowe działanie satelitów.
segmenty systemu gps
GPS do użytku cywilnego
Na początku wojsko nie chciało pozwolić cywilom na korzystanie z GPS, obawiając się, że przemytnicy, terroryści lub wrogie siły będą z niego korzystać. Ostatecznie, ulegając presji firm, które zbudowały sprzęt, Departament Obrony udostępnił GPS do celów niewojskowych, z pewnymi ograniczeniami. 1 maja 2000 roku prezydent Clinton zniósł ograniczenia i ogłosił, że opcja degradacji sygnałów GPS dla cywilów w sytuacjach awaryjnych zostanie wycofana do 2010 roku. Rząd federalny zobowiązał się do zapewnienia technologii GPS do pokojowych zastosowań na całym świecie, bez opłat.