Как Работи Gps?

В исторически план познаването къде се намирате на повърхността на Земята беше много труден за разрешаване проблем. Намирането на точна позиция без забележителности беше въпрос на смятане на мъртви, астрална навигация и сложни изчисления на дължината и географската ширина. Но с въвеждането на GPS (Глобална система за позициониране) и евтини чипове за приемници на потребители през последните няколко десетилетия, знанието къде точно се намирате се превърна в прост факт от живота. GPS също направи революция в корабоплаването и авиокомпанията, военните операции и науката.

GPS разчита на мрежа от спътници, които обикалят около Земята на разстояние от 16 500 мили. В орбита има десетки такива спътници. Всеки сателит знае къде е и изпраща постоянен сигнал, който се приема от приемници в смартфони, sat-navs и други GPS устройства. Сигналът се състои от орбиталната позиция на спътника (известна като ефемериди), положението и състоянието на останалите спътници в мрежата (алманахът) и времето на предаване на съобщението.

Ако използвате GPS устройство, може би сте забелязали, че може да отнеме много време, за да получите точно четене, особено в градовете. Една от причините за това е, че сигналът има много ниска честотна лента (50 bps) и е уязвим за смущения от сгради и други препятствия.

За добра позиция, определена с GPS, обикновено се изисква сигнал от поне четири спътника и се нуждае от много точна синхронизация. Когато приемният модул вземе сигнал, той отчита колко време сигналът отне да го достигне и тъй като радиовълните винаги пътуват със същата скорост, той може да използва този интервал за изчисляване на разстоянието от самия него до спътника - псевдоранжера. Тогава с един сателит приемникът знае, че позицията му е някъде на повърхността на една въображаема сфера със сателита в средата. Всеки допълнителен сателитен сигнал му позволява да изчислява други сфери. Втората сфера се пресича с първата - представете си разцепване на два балона заедно, "стената" между тях образува кръг, така че позицията е фиксирана някъде в този кръг.

Трета сфера се пресича с този кръг само на две точки, една от които е местоположението на приемника. Другата точка на пресичане обикновено е някъде в космоса, на хиляди мили от земята, и може да бъде игнорирана (освен ако не сте астронавт). Четвъртият сателит се използва за подобряване на точността на синхронизирането; много малки грешки във времето, дори милиардни секунди, могат да причинят грешки при позициониране на стотици метри.

GPS е проектиран и се контролира от Министерството на отбраната на САЩ, но има алтернативи в развитието, включително европейската програма „Галилео“. Когато за първи път беше предоставен за обществено ползване, GPS беше точен само на разстояние до 100 метра, тъй като грешките бяха умишлено въведени в ефемеридите и алманаха. От 2000 г. насам обаче тази селективна наличност е изключена, въпреки че може да се активира отново за военни цели.

Системата GPS е в процес на постоянно развитие и редовно в орбита редовно се пускат нови спътници. Той се превърна в съществена част от живота на 21 век.