Wszystkie samochodowe systemy nawigacyjne, aplikacje dla kierowców i aplikacje do nawigacji mobilnej, takie jak Mapy Google, wykorzystują GPS do przetransportowania nas z punktu A do punktu B. Ale co to jest GPS i jak działa?
Co to jest globalny system pozycjonowania?
Globalny system pozycjonowania (GPS) to system nawigacji należący do rządu Stanów Zjednoczonych, który składa się z trzech głównych segmentów:
- Segment kosmiczny to system nawigacyjny składający się z co najmniej 31 satelitów, z których 24 (lub więcej) jest zwykle w locie i działa. Satelity te latają na orbicie Ziemi na wysokości 12 550 mil. Każdy satelita zwykle okrąża Ziemię dwa razy dziennie.
- Segment Kontroli to międzynarodowa sieć stacji kontrolnych, które śledzą, monitorują i utrzymują satelity na orbicie. Te stacje kontrolne mogą również wysyłać dane lub polecenia do satelitów. Segment Kontroli składa się z 16 stacji monitorujących, dwóch głównych stacji kontrolnych (jedna główna i jedna zastępcza) oraz 11 anten dowodzenia i kontroli (cztery anteny naziemne i siedem stacji zdalnego śledzenia w ramach sieci kontroli satelitarnej Sił Powietrznych).
- Segment Użytkownik jest przeznaczony dla osób cywilnych i naszych urządzeń GPS, znanych również jako odbiorniki GPS, ponieważ odbierają one sygnały z satelitów na orbicie w celu określenia naszych lokalizacji.
Kto wynalazł GPS?
Cztery osoby, którym zwykle przypisuje się wynalezienie GPS, to Ivan Getting, Bradford Parkinson, Roger L. Easton i Gladys West. Według Lemelson-MIT to Getting pierwszy wyobraził sobie GPS, jaki znamy dzisiaj, jako koncepcję polegającą na wykorzystaniu „systemu satelitów do generowania precyzyjnych danych pozycjonujących dla szybko poruszających się obiektów, takich jak pociski i samoloty.„
Wkład Parkinsona w GPS pojawił się w 1972 roku, kiedy objął główną rolę w kierowaniu programem GPS Departamentu Obrony Stanów Zjednoczonych. W tej roli Parkinson był w stanie oprzeć się na oryginalnych pomysłach Getting. Do 1978 r. projekt rozwojowy GPS firmy Parkinson, znany jako system NAVSTAR GPS, został ukończony i był dokładny z dokładnością do trzech metrów.
Roger L. Easton również przyczynił się do rozwoju GPS i został nazwany „ojcem GPS”. Wkład firmy Easton był wynikiem rozwiązania problemu związanego ze śledzeniem satelitów. Starając się zsynchronizować czas stacji śledzących, firma Easton opracowała system nawigacji oparty na czasie, umieszczając zegary w satelitach, co pozwala im dokładniej wykrywać dokładną lokalizację użytkowników na ziemi. Easton nazwał ten system „Timation”, a Departament Obrony USA włączył jego funkcje do opracowania Globalnego Systemu Pozycjonowania.
Ostatnie, ale nie mniej ważne, matematyk Gladys West jest również uznawana za swój wkład w rozwój GPS. Wkład Westa polegał na jej pracy nad opracowaniem modelu Ziemi, który uwzględniał zmiany kształtu Ziemi spowodowane grawitacją i innymi siłami. Model Ziemi Zachodniej jest powszechnie uważany za fundamentalny element projektu GPS.
Jak działa i jak jest zarządzany GPS?
Globalny system pozycjonowania opiera się na relacji między satelitami GPS a odbiornikami na urządzeniach obsługujących GPS. Według firmy Garmin zajmującej się technologią GPS, globalny system pozycjonowania działa, gdy satelity GPS przesyłają „unikalny sygnał i parametry orbity, które umożliwiają urządzeniom GPS dekodowanie i obliczanie dokładnej lokalizacji satelity”.
Na podstawie tej transmisji urządzenia GPS są w stanie obliczyć lokalizację użytkowników, mierząc czas potrzebny na odebranie sygnału. Obliczenia te są następnie łączone z pomiarami odległości z kilku innych satelitów. Aby poprawnie obliczyć szerokość i długość geograficzną osoby, urządzenie GPS musi odebrać sygnał z co najmniej trzech satelitów. Obliczenie wysokości wymaga sygnału co najmniej czterech satelitów. Większość odbiorników GPS odbiera i śledzi sygnały z co najmniej ośmiu satelitów, ale liczba ta może się różnić w zależności od Twojej lokalizacji i godziny.
Według danych GPS.gov, Globalny System Pozycjonowania jest utrzymywany i obsługiwany przez Siły Powietrzne USA. Siły Powietrzne USA „opracowują, utrzymują i obsługują” 24 satelity i stacje kontrolne rozmieszczone na całym świecie, które tworzą system.
Poza samochodowymi systemami GPS: codzienne zastosowania dla GPS
GPS służy nie tylko do znajdowania drogi do domu. Inne zastosowania GPS obejmują:
- Urządzenia do noszenia GPS, takie jak zegarki GPS, mogą być używane do śledzenia dzieci, zwierząt domowych i osób starszych.
- Drony sterowane przez GPS służą do filmowania ujęć z lotu ptaka w filmach. GPS jest również używany w przemyśle filmowym do poszukiwania lokalizacji.
- Geocaching może być używany do konfigurowania polowań na padlinożerców poprzez ukrywanie przedmiotów w określonych lokalizacjach, a następnie przesyłanie map online, aby inne osoby szukały ich za pomocą urządzeń GPS.
- Twoja lokalna firma energetyczna może używać GPS do śledzenia przerw w dostawie prądu.
