Visos automobilyje esančios navigacijos sistemos, vairavimo programos ir mobiliosios navigacijos programos, pvz., „Google“žemėlapiai, remiasi GPS, kad nuvežtų mus iš taško A į tašką B. Bet kas yra GPS ir kaip jis veikia?
Kas yra pasaulinė padėties nustatymo sistema?
Globali padėties nustatymo sistema (GPS) yra Jungtinių Valstijų vyriausybei priklausanti navigacijos sistema, sudaryta iš trijų pagrindinių segmentų:
- Kosmoso segmentas yra navigacijos sistema, sudaryta iš mažiausiai 31 palydovo, iš kurių 24 (ar daugiau) paprastai skrenda ir veikia. Šie palydovai skraido Žemės orbitoje 12 550 mylių aukštyje. Kiekvienas palydovas paprastai apskrieja Žemę du kartus per dieną.
- Control Segment yra tarptautinis valdymo stočių tinklas, kuris seka, stebi ir prižiūri orbitoje esančius palydovus. Šios valdymo stotys taip pat gali siųsti duomenis arba komandas į palydovus. Valdymo segmentą sudaro 16 stebėjimo stočių, dvi pagrindinės valdymo stotys (viena pagrindinė ir viena alternatyvioji) ir 11 valdymo ir valdymo antenų (keturios antžeminės antenos ir septynios oro pajėgų palydovinio valdymo tinklo nuotolinio sekimo stotys).
- Naudotojų segmentas skirtas civiliams gyventojams ir mūsų GPS įrenginiams, taip pat žinomiems kaip GPS imtuvai, nes jie priima signalus iš orbitoje esančių palydovų, kad nustatytų mūsų buvimo vietą.
Kas išrado GPS?
Keturi žmonės, paprastai priskiriami GPS išradimui, yra Ivanas Gettingas, Bradfordas Parkinsonas, Rogeris L. Eastonas ir Gladys West. Anot Lemelson-MIT, Getingas pirmasis įsivaizdavo GPS, kaip šiandien žinome, kaip koncepciją, apimančią „palydovų sistemos, skirtos tiksliams greitai judančių objektų, pvz., raketų ir lėktuvų, padėties nustatymo duomenims gauti."
Parkinsonas prisidėjo prie GPS 1972 m., kai jis ėmėsi vadovaujančio vaidmens vadovaujant Jungtinių Valstijų gynybos departamento GPS programai. Atlikdamas šį vaidmenį, Parkinsonas galėjo remtis originaliomis Gettingo idėjomis. Iki 1978 m. Parkinsono GPS kūrimo projektas, žinomas kaip NAVSTAR GPS sistema, buvo baigtas ir tikslus per tris metrus.
Rogeris L. Eastonas taip pat prisidėjo prie GPS kūrimo ir buvo vadinamas „GPS tėvu“. Eastono indėlis buvo sprendžiant problemą, susijusią su palydovų sekimu. Siekdamas sinchronizuoti sekimo stočių laiką, Easton sukūrė laiku pagrįstą navigacijos sistemą, įdėdamas laikrodžius į palydovus, leidžiančius jiems tiksliau nustatyti tikslią naudotojų vietą ant žemės. Eastonas šią sistemą pavadino „Timation“, o JAV gynybos departamentas galiausiai įtraukė jos funkcijas į pasaulinės padėties nustatymo sistemos kūrimą.
Paskutinis, bet ne mažiau svarbus dalykas – matematikė Gladys West taip pat yra įvertinta už jos indėlį kuriant GPS. West indėlis buvo jos darbas kuriant Žemės modelį, kuris atsižvelgtų į Žemės formos pokyčius, kuriuos sukelia gravitacija ir kitos jėgos. Vakarų Žemės modelis plačiai laikomas pagrindiniu GPS projekto elementu.
Kaip veikia GPS ir kaip jis valdomas?
Globali padėties nustatymo sistema remiasi GPS palydovų ir imtuvų ryšiu, esančiu įrenginiuose, kuriuose veikia GPS. Pasak GPS technologijų įmonės Garmin, GPS technologijų įmonės, pasaulinė padėties nustatymo sistema veikia, kai GPS palydovai perduoda „unikalią signalą ir orbitos parametrus, leidžiančius GPS įrenginiams iššifruoti ir apskaičiuoti tikslią palydovo vietą“.
Šio perdavimo metu GPS įrenginiai gali apskaičiuoti naudotojų buvimo vietą, matuodami laiką, kurio reikia signalui priimti. Tada šis skaičiavimas derinamas su atstumo matavimais iš kelių kitų palydovų. Kad būtų galima teisingai apskaičiuoti žmogaus platumą ir ilgumą, GPS įrenginys turi priimti signalą iš mažiausiai trijų palydovų. Apskaičiuojant aukštį reikia mažiausiai keturių palydovų signalo. Dauguma GPS imtuvų priims ir stebės mažiausiai aštuonių palydovų signalus, tačiau šis skaičius gali skirtis atsižvelgiant į jūsų vietą ir laiką.
Pagal GPS.gov, pasaulinę padėties nustatymo sistemą prižiūri ir valdo JAV oro pajėgos. JAV oro pajėgos „kuria, prižiūri ir eksploatuoja“24 palydovus ir valdymo stotis, esančias visame pasaulyje, kurios sudaro sistemą.
Be automobilių GPS sistemų: kasdienis GPS naudojimas
GPS skirtas ne tik keliui namo rasti. Kiti GPS naudojimo būdai:
- GPS nešiojamieji įrenginiai, pvz., GPS laikrodžiai, gali būti naudojami vaikams, naminiams gyvūnėliams ir pagyvenusiems žmonėms sekti.
- GPS valdomi dronai naudojami filmuojant kadrus iš paukščio skrydžio. GPS taip pat naudojamas filmų pramonėje vietos paieškai.
- Geocaching gali būti naudojamas norint nustatyti šiukšlių medžiokles paslepiant daiktus tam tikrose vietose, tada įkeliant žemėlapius internete, kad kiti žmonės jų ieškotų naudodami GPS įrenginius.
- Vietinė elektros įmonė gali naudoti GPS, kad galėtų stebėti elektros energijos tiekimo nutraukimus.
