Dzisiaj porozmawiamy o tym, czym jest GPS, jak działa ten system. Zwróćmy uwagę na rozwój tej technologii, jej cechy funkcjonalne. Omówimy również rolę, jaką w systemie odgrywają mapy interaktywne.
Historia GPS
Historia pojawienia się globalnego systemu pozycjonowania lub określania współrzędnych rozpoczęła się w Stanach Zjednoczonych w odległych latach 50., kiedy pierwszy sowiecki satelita został wystrzelony w kosmos. Zespół amerykańskich naukowców, który monitorował start, zauważył, że w miarę oddalania się satelity równomiernie zmieniał częstotliwość sygnału. Po dogłębnej analizie danych doszli do wniosku, że za pomocą satelity, bardziej szczegółowo, jego lokalizacji i emitowanego sygnału, można również dokładnie określić położenie i prędkość osoby na Ziemi i odwrotnie, prędkość i położenie satelity na orbicie podczas określania dokładnych współrzędnych osoby. Pod koniec lat siedemdziesiątych Departament Obrony USA uruchomił system GPS do własnych celów, a kilka lat później stał się on dostępny do użytku cywilnego. Jak działa teraz system GPS? Dokładnie tak, jak działał w tamtym czasie, według tych samych zasad i fundamentów.
Sieć satelitarna
Ponad dwadzieścia cztery satelity na orbicie okołoziemskiej transmitują kotwice radiowe. Liczba satelitów jest różna, ale na orbicie zawsze jest odpowiednia liczba, aby zapewnić płynne działanie, a część z nich jest w rezerwie, aby w przypadku awarii pierwszego przejęły ich funkcje. Ponieważ żywotność każdego z nich wynosi około 10 lat, wprowadzane są nowe, ulepszone wersje. Satelity krążą po sześciu orbitach wokół Ziemi na wysokości poniżej 20 tys. km, tworzą połączoną sieć, którą sterują stacje GPS. Te ostatnie znajdują się na wyspach tropikalnych i są połączone z głównym centrum koordynacyjnym w USA.
Jak działa nawigator GPS?
Dzięki tej sieci możesz znaleźć lokalizację, obliczając opóźnienie sygnału z satelitów i wykorzystując te informacje do określenia współrzędnych. Jak działa teraz system GPS? Jak każda sieć nawigacyjna w kosmosie, jest całkowicie darmowa. Działa z dużą wydajnością w każdych warunkach pogodowych io każdej porze dnia. Jedyny zakup, jaki powinieneś mieć, to sam nawigator GPS lub urządzenie obsługujące funkcje GPS. W rzeczywistości zasada działania nawigatora opiera się na od dawna używanym prostym schemacie nawigacji: jeśli znasz dokładnie miejsce, w którym znajduje się obiekt znacznika, który jest najbardziej odpowiedni do roli punktu orientacyjnego, oraz odległość od niego ty, narysuj okrąg, na którym zaznacz kropkę. Lokalizacja. Jeśli promień okręgu jest duży, zastąp go linią prostą. Narysuj kilka takich pasów od twojej możliwej lokalizacji w kierunku znaczników, punkt przecięcia linii wskaże twoje współrzędne na mapie. Powyższe satelity w tym przypadku po prostu pełnią rolę tych obiektów znacznikowych w odległości około 18 tys. km od Twojej lokalizacji. Chociaż orbitują z dużą prędkością, ich lokalizacja jest stale monitorowana. Każdy nawigator ma odbiornik GPS, który jest zaprogramowany na żądaną częstotliwość i jest w bezpośredniej interakcji z satelitą. Każdy sygnał radiowy zawiera pewną ilość zakodowanych informacji, w tym stwierdzenia dotyczące stanu technicznego satelity, jego położenia na orbicie Ziemi oraz strefy czasowej (dokładny czas). Nawiasem mówiąc, informacja o dokładnym czasie jest najbardziej potrzebna do uzyskania danych o twoich współrzędnych: bieżące obliczanie czasu między powrotem a odbiorem sygnału radiowego jest mnożone przez prędkość samej fali radiowej i przez obliczeń krótkoterminowych obliczana jest odległość między urządzeniem nawigacyjnym a satelitą na orbicie.
Problemy z synchronizacją
W oparciu o tę zasadę nawigacji można założyć, że do dokładnego określenia swoich współrzędnych mogą być potrzebne tylko dwie satelity, na podstawie których łatwo będzie znaleźć punkt przecięcia, a na końcu - miejsce, w którym jesteś. Niestety, względy techniczne wymagają użycia innego satelity jako znacznika. Domproblem tkwi w zegarze odbiornika GPS, który nie pozwala na dostateczną synchronizację z satelitami. Powodem tego jest różnica w wyświetlaniu czasu (w nawigatorze iw przestrzeni). Satelity mają drogie, wysokiej jakości zegary atomowe, co pozwala im odmierzać czas z niezwykłą dokładnością, podczas gdy konwencjonalne odbiorniki po prostu nie mogą używać takich chronometrów, ponieważ wymiary, koszt i złożoność działania nie pozwalają na ich zastosowanie wszędzie. Nawet mały błąd 0,001 sekundy może przesunąć współrzędne o ponad 200 km!
Trzeci znacznik
Więc twórcy postanowili pozostawić zwykłą technologię zegarków kwarcowych w nawigatorach GPS i obrać inną ścieżkę, a dokładniej - użyć trzech odpowiednio tej samej liczby linii do kolejnego skrzyżowania zamiast dwóch punktów orientacyjnych satelitarnych. Rozwiązanie problemu polega na genialnie prostym wyjściu: gdy wszystkie linie z trzech wyznaczonych znaczników przecinają się, nawet z ewentualnymi niedokładnościami, powstaje strefa w postaci trójkąta, którego środek jest traktowany jako środek - Twoja lokalizacja. Pozwala również wykryć różnicę czasu między odbiornikiem a wszystkimi trzema satelitami (dla których różnica będzie taka sama), co pozwala skorygować przecięcie linii dokładnie w środku, czyli innymi słowy - to określa twój Współrzędne GPS.
Pojedyncza częstotliwość
Należy również zauważyć, że wszystkie satelity wysyłają informacje do twojego urządzenia na tej samej częstotliwości, co jest dość niezwykłe. Jakczy nawigator GPS działa i jak prawidłowo odbiera wszystkie informacje, jeśli wszystkie satelity stale i jednocześnie wysyłają do niego informacje? Wszystko jest całkiem proste. Aby to ustalić, nadajniki na satelicie wysyłają również standardowe informacje w sygnale radiowym, które zawierają zaszyfrowany kod. Podaje maksymalną charakterystykę satelity i jest wprowadzany do bazy danych Twojego urządzenia, co następnie pozwala sprawdzić dane z satelity z bazą danych nawigatora. Nawet przy dużej liczbie satelitów w zasięgu można je bardzo szybko i łatwo zidentyfikować. Wszystko to upraszcza cały schemat i pozwala na zastosowanie mniejszych i słabszych anten odbiorczych w nawigatorach GPS, co zmniejsza koszty oraz zmniejsza konstrukcję i wymiary urządzeń.
Mapy GPS
Mapy GPS są pobierane na urządzenie osobno, ponieważ Ty sam decydujesz o wyborze obszaru, w którym chcesz się przenieść. System ustala jedynie twoje współrzędne na planecie, a funkcją map jest odtworzenie na ekranie wersji graficznej, na której naniesione są współrzędne, co pozwala na poruszanie się po terenie. Jak działa GPS w tym przypadku? Bezpłatna, nadal pozostaje w tym statusie, karty w niektórych sklepach internetowych (i nie tylko) są nadal płatne. Często dla urządzenia z nawigatorem GPS tworzone są osobne aplikacje do pracy z mapami: zarówno płatne, jak i bezpłatne. Różnorodność map mile zaskakuje i pozwala wytyczyć drogę z punktu A do punktu B jak najbardziej informacyjnie i ze wszystkimi udogodnieniami: jakie zabytki będziesz mijać, najkrótszą drogądo miejsca docelowego, asystent głosowy wskazujący kierunek i inne.
Dodatkowy sprzęt GPS
GPS jest używany nie tylko do wskazywania właściwego kierunku. Pozwala na śledzenie obiektu, który może zawierać tzw. beacon lub lokalizator GPS. Składa się z samego odbiornika sygnału oraz nadajnika opartego o gsm, 3gp lub inne protokoły komunikacyjne do przesyłania informacji o lokalizacji obiektu do centrów usług, które sprawują kontrolę. Znajdują zastosowanie w wielu branżach: ochroniarskiej, medycznej, ubezpieczeniowej, transportowej i wielu innych. Istnieją również urządzenia do śledzenia samochodów, które łączą się wyłącznie z samochodem.
Podróżuj bez problemów
Z każdym mijającym dniem wartości mapy i stałego kompasu idą coraz dalej w przeszłość. Nowoczesne technologie pozwalają człowiekowi utorować drogę do swojej podróży przy minimalnej stracie czasu, wysiłku i pieniędzy, jednocześnie zwiedzając najbardziej ekscytujące i interesujące miejsca. To, co było fantazją sprzed stu lat, dziś stało się rzeczywistością i prawie każdy może z tego skorzystać: od wojska, marynarzy i pilotów samolotów po turystów i kurierów. Obecnie ogromną popularność zyskuje zastosowanie tych systemów w branży handlowej, rozrywkowej, reklamowej, gdzie każdy przedsiębiorca może wskazać się na globalnej mapie świata i nie będzie go wcale trudno znaleźć. Mamy nadzieję, że ten artykuł pomógł wszystkim zainteresowanym GPS – jak to działa, na jakiej podstawie wyznaczane są współrzędne, na czymjego mocne i słabe strony.
