Visas automašīnā iebūvētās navigācijas sistēmas, braukšanas lietotnes un mobilās navigācijas lietotnes, piemēram, Google Maps, paļaujas uz GPS, lai mūs nogādātu no punkta A līdz punktam B. Bet kas ir GPS un kā tas darbojas?
Kas ir globālā pozicionēšanas sistēma?
Globālā pozicionēšanas sistēma (GPS) ir Amerikas Savienoto Valstu valdībai piederoša navigācijas sistēma, kas sastāv no trim galvenajiem segmentiem:
- Kosmosa segments ir navigācijas sistēma, kurā ir vismaz 31 satelīts, no kuriem 24 (vai vairāk) parasti atrodas lidojumā un darbojas. Šie satelīti lido Zemes orbītā 12 550 jūdžu augstumā. Katrs atsevišķs satelīts parasti riņķo ap Zemi divas reizes dienā.
- Control Segment ir starptautisks vadības staciju tīkls, kas izseko, uzrauga un uztur orbītā esošus satelītus. Šīs vadības stacijas var arī nosūtīt datus vai komandas uz satelītiem. Vadības segments sastāv no 16 monitoru stacijām, divām galvenajām vadības stacijām (viena galvenā un viena alternatīvā) un 11 vadības un vadības antenām (četras zemes antenas un septiņas gaisa spēku satelītu vadības tīkla attālās izsekošanas stacijas).
- Lietotāju segments ir paredzēts civiliedzīvotājiem un mūsu GPS ierīcēm, kas pazīstamas arī kā GPS uztvērēji, jo tās saņem signālus no orbītā esošajiem satelītiem, lai precīzi noteiktu mūsu atrašanās vietu.
Kas izgudroja GPS?
Četri GPS izgudrotāji parasti ir Ivans Getings, Bredfords Pārkinsons, Rodžers L. Īstons un Gledisa Vesta. Saskaņā ar Lemelson-MIT teikto, Getings pirmo reizi iztēlojās GPS, kā mēs to šodien pazīstam kā koncepciju, kas ietver "satelītu sistēmas izmantošanu, lai iegūtu precīzus pozicionēšanas datus ātri kustīgiem objektiem, piemēram, raķetēm un lidmašīnām."
Parkinsona ieguldījumu GPS izveidē sniedza 1972. gadā, kad viņš uzņēmās vadošo lomu Amerikas Savienoto Valstu Aizsardzības departamenta GPS programmas vadīšanā. Šajā lomā Parkinsons varēja balstīties uz Gettinga oriģinālajām idejām. Līdz 1978. gadam Parkinsona GPS izstrādes projekts, kas pazīstams kā NAVSTAR GPS sistēma, bija pabeigts un precīzs trīs metru attālumā.
Rodžers L. Īstons arī sniedza ieguldījumu GPS izstrādē un tika saukts par "GPS tēvu". Īstona ieguldījums bija ar satelītu izsekošanas problēmas risināšanas rezultāts. Cenšoties sinhronizēt izsekošanas staciju laiku, Īstons izstrādāja uz laiku balstītu navigācijas sistēmu, ievietojot pulksteņus satelītos, ļaujot tiem precīzāk noteikt precīzu lietotāju atrašanās vietu uz zemes. Īstons šo sistēmu nosauca par "Timation", un ASV Aizsardzības departaments iekļāva tās funkcijas globālās pozicionēšanas sistēmas izstrādē.
Pēdējais, bet ne mazāk svarīgais, matemātiķei Gledisai Vestai ir arī piešķirts nopelns GPS attīstībā. Vesta ieguldījums bija viņas darbs, izstrādājot Zemes modeli, kas ņem vērā gravitācijas un citu spēku radītās Zemes formas izmaiņas. Rietumu Zemes modelis tiek plaši uzskatīts par GPS projekta pamatelementu.
Kā darbojas GPS un kā to pārvalda?
Globālās pozicionēšanas sistēma balstās uz saistību starp GPS satelītiem un uztvērējiem ierīcēs, kurās ir iespējota GPS. Saskaņā ar GPS tehnoloģiju uzņēmuma Garmin, GPS tehnoloģiju uzņēmuma teikto, globālā pozicionēšanas sistēma darbojas, kad GPS satelīti pārraida "unikālu signālu un orbitālos parametrus, kas ļauj GPS ierīcēm atšifrēt un aprēķināt precīzu satelīta atrašanās vietu".
No šīs pārraides GPS ierīces spēj aprēķināt lietotāju atrašanās vietu, mērot signāla saņemšanai nepieciešamo laiku. Pēc tam šis aprēķins tiek apvienots ar attāluma mērījumiem no vairākiem citiem satelītiem. Lai pareizi aprēķinātu cilvēka platuma un garuma grādus, GPS ierīcei ir jāsaņem signāls no vismaz trim satelītiem. Augstuma aprēķināšanai nepieciešams vismaz četru satelītu signāls. Lielākā daļa GPS uztvērēju ierīču uztvers un izsekos vismaz astoņu satelītu signālus, taču šis skaitlis var atšķirties atkarībā no jūsu atrašanās vietas un noteiktā laika.
Saskaņā ar GPS.gov globālo pozicionēšanas sistēmu uztur un pārvalda ASV gaisa spēki. ASV gaisa spēki "izstrādā, uztur un ekspluatē" 24 satelītus un kontroles stacijas, kas atrodas visā pasaulē un kas veido sistēmu.
Papildus automašīnu GPS sistēmām: GPS ikdienas lietošana
GPS nav paredzēts tikai ceļa uz mājām atrašanai. Citi GPS lietojumi ietver:
- GPS valkājamas ierīces, piemēram, GPS pulksteņus, var izmantot, lai izsekotu bērniem, mājdzīvniekiem un veciem cilvēkiem.
- Ar GPS vadāmi droni tiek izmantoti, lai filmētu kadrus no putna lidojuma. GPS tiek izmantots arī filmu industrijā atrašanās vietas noteikšanai.
- Ģeoslēpņošanu var izmantot, lai iestatītu meža meklētāju medības, paslēpjot vienumus noteiktās vietās un pēc tam augšupielādējot kartes tiešsaistē, lai citi cilvēki tās meklētu, izmantojot GPS ierīces.
- Jūsu vietējais elektroenerģijas uzņēmums var izmantot GPS, lai izsekotu strāvas padeves pārtraukumiem.
