2014-05-08

Технологія GPS

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 голосів)

Технологія GPS (це скорочення англійського Global positioning system, що означає «система глобального позиціонування») скоро змінить все наше життя. Вже зараз американські психологи та соціологи активно сперечаються, наскільки коректно батькам стежити за допомогою такого пристрою за кожним кроком свого чада, хоча одержані ними знання цілком реально можуть захистити дитину від безлічі неприємних пригод. Той же принцип може ґрунтовно порадувати туриста, якщо йому достатньо буде натиснути на кнопку на своєму мобільному телефоні, щоб дізнатися все про той пам'ятник архітектури, біля якого він проходить.

Невміння визначити точно своє місце розташування коштувало життя великому числу мандрівників і першопрохідців. Для цього потрібно щось хоча б відносно нерухоме, а людям добре відомо, що нерухоме може бути тільки в космосі. Маючи на навколоземній орбіті кілька супутників, нескладно визначити координату, якщо одночасно видно хоча б чотири з них. Потрібно тільки, щоб на всіх цих супутниках були дуже точні (бажано атомні) і синхронізовані годинники і щоб кожен супутник передавав на землю своє місце положення і час. Вирішивши чотири рівняння з чотирма невідомими, забезпечений мікросхемою приймач отримає свої координати і свій час. Складніше визначити координати самих супутників.

Для цього потрібна ціла інфраструктура. По-перше, самі супутники. В даний час їх використовується 32 - 24 діючих та вісім резервних. Кожен поміщається на орбіті з орбітальним періодом близько дванадцяти годин, для чого висота над поверхнею Землі повинна бути трохи більше 20 тисяч км. Усі двадцять чотири супутники діляться на шість груп, по чотири у кожній. Супутники однієї групи розташовуються на загальній орбіті. Усього орбіт виявляється, таким чином, шість штук, але кожна з них нахилена до площини екватора на один і той же кут - 55°. Ці супутники називають космічним сегментом інфраструктури. 

По-друге, є наземний сегмент - станції стеження. Вони розташовуються так, щоб кожен супутник проходив над своєю станцією по два рази на добу. Це дає можливість точно вимірювати висоту і швидкість супутників, що дозволяє розрахувати, а при необхідності і відкоригувати параметри їх орбіти.

Нарешті, по-третє, є користувальницький сегмент - той самий пристрій, заради якого все й робилося. Йому супутники передають дані, організовані в два специфічних масиви - «альманах» і «ефімеріс». Альманах містить параметри орбіт всіх супутників, і кожен супутник передає альманах для всіх інших. Ця інформація не відрізняються великою точністю і дійсна протягом кілька тижнів. А інформація, укладена в ефімерісі, навпаки, дуже докладна, причому кожен супутник повідомляє параметри тільки власної орбіти. Ця інформація оновлюється кожні півгодини.

Зазвичай користувачеві немає діла до того, що і як влаштовано, які в небі літають супутники і на яку станцію що передають. Йому важливо, що він має. А це залежить від того пристрою, який він тримає у себе в кишені або на приладовій дошці автомобіля. Такі апарати випускає вже незліченну безліч різних фірм і компаній, вони сильно відрізняються за ціною, якістю та розміром. Існують навіть екзотичні інженерні рішення, на зразок Casio ProTrek GPS - поєднання GPS-приймача з наручним годинником, або NavTalk GSM, де все те ж саме вмонтовано в мобільний телефон.

Більшість GPS-приймачів забезпечуються навігатором з графічними рідкокристалічними дисплеями. Інформація, представлена на графічному дисплеї, дуже корисна. Завантаживши в навігатор набір карт, можна відразу визначити своє місцезнаходження не тільки в термінах географічних координат, а прямо в назвах вулиць. Тут же можна позначити кінцевий пункт своєї подорожі і змусити електронний голос вчасно підказувати, де треба повернути ліворуч, де направо.

Якщо говорити в глобальних масштабах, то GPS потрібен всім, хто виходить з дому. Так, навігатор послужить вірою і правдою завзятим автолюбителям. З ним Ви ніколи не пропустите потрібний поворот, завжди будете знати точну інформацію про пройдену відстань та відстань, яка залишилась до пункту призначення, і час при дотриманні заданих параметрів пересування. У просунутих системах Вас вчасно попередять про корок попереду і підкажуть маршрут об'їзду. Для обчислення середньої швидкості при тривалій подорожі більше не будуть потрібними ручка, зошит і калькулятор - все зробить GPS-навігатор.

Повинен сподобатися цей прилад грибникам і любителям дальніх прогулянок лісом: їм тепер не потрібно озиратися кожну хвилину, щоб не заблукати. Розумний і пов'язаний з космосом прилад підкаже, яку з двох стежок вибрати. А ще він дозволить запам'ятати грибні місця - для повернення туди в майбутньому.

Оцінять користь GPS-навігатора рибалки та мисливці. Першим пристрій дозволить зберегти дані про кожен розвіданий фарватер, підгодовані місця, особливо якщо мова йде про велику водойму без видимих країв. Другим, крім того, що в такому випадку їм не доведеться робити зарубки на деревах у цілях благополучного повернення назад, блукаючи серед сотень гектарів суцільного лісу, - так ще й кожен зручний прохід можна буде запам'ятати, а також всі ласі місця.

Виграють від використання системи GPS і туристи, особливо ті, які збираються за кордон: на відміну від України в США та багатьох державах Європи випускається величезна кількість карт, адаптованих для GPS. На них позначений чи не кожен пеньок і ліхтарний стовп. А все той же електронний голос вразить нелюдською ерудицією з приводу кожної більш-менш примітної пам'ятки.

Народження технології GPS досить типове для ХХ століття, та й взагалі для історії техніки: її розробляли в стінах DOD - американського військового відомства. Сама ідея народилася в 1960-і роки, а потім протягом кількох десятиліть запускалися і випробовувалися різні супутники. Хоча з 1967 року створена там мережа TRANSIT перебувала у відкритому комерційному доступі і дозволяла орієнтуватися кораблям у відкритому морі.

До початку 1990-х років прийшов і новий «виклик»: у січні-лютому 1991-го розпочалася військово-стратегічна операція «Буря в пустелі», в ході якої американські війська видворяли частини іракської армії з території Кувейту. У Пентагоні вирішили розгорнути на території Кувейту тестові навігаційні мережі з використанням технології GPS. Вони і дозволяли точно наводити американські ракети на місця скупчення основних сил противника. У прямому сенсі слова «дозволяли»: випробування пройшли цілком успішно, що взагалі буває нечасто, а особливо, коли задіяне щось глобальне або космічне. У той момент ще було неясно, як нова технологія буде використовуватися в подальшому - у військових цілях, цивільних чи стане системою подвійного призначення - але світле майбутнє їй вже було забезпечене.

Уже в 1995 році на світовий огляд була представлена перша комерційна реалізація GPS. Проте воістину ключовим моментом в історії розвитку системи стало рішення президента США Білла Клінтона, яке пропонувало скасувати з 1 травня 2000 року режим так званого селективного доступу (SA - selective availability) - помилки, що штучно вносилася в супутникові сигнали для погіршення роботи цивільних GPS-приймачів. Справа в тому, що з моменту набуття чинності цього припису кожен аматорський навігаційний термінал теоретично може визначати координати з точністю в кілька метрів. До внесення поправки ця похибка становила сотню метрів - і це тільки в теорії, а на практиці вона, як правило, досягала декількох кілометрів.

У США вже чимало людей, прокладають свої маршрути за допомогою навігатора. Часом навіть двох: одного в кишені, а іншого - на приладовій дошці автомобіля. Для наших співвітчизників глобальне позиціонування залишається дорогим заморським дивом. Тим часом, прямо зараз відбувається значна демократизація ринку GPS-пристроїв. Знижуються ціни, розширюється сервіс, створюється локалізоване програмне забезпечення. Ним зуміють скористатися всі ті, хто бажає комфортно себе почувати в будь-якій точці Земної кулі і також любить подорожувати ... не замислюючись про наслідки!

За матеріалами vokrugsveta.ru.

Коментарі:

blog comments powered by Disqus