GPS – co to jest?

 

Co to jest GPS?

Globalny system pozycjonowania (GPS) to radiowy system nawigacyjny oparty na satelitach i obsługiwany przez U.S. Departament of Defense (Departament Obrony Stanów Zjednoczonych).

System GPS umożliwia użytkownikom na lądzie, morzu i w powietrzu ustalić ich pozycję, prędkość i czas przez całą dobę, bez względu na pogodę, w dowolnym miejscu na świecie. Sygnały GPS są dostępne dla nieograniczonej liczby użytkowników jednocześnie. Satelity GPS mogą być używane bezpłatnie przez każdego.

Jak działa system GPS?

24 satelity GPS wciąż okrążają Ziemię. Każdy z nich wysyła swój sygnał rozpoznawczy, aktualną pozycję na orbicie i dokładny czas. Zasada wyznaczania pozycji opiera się na pomiarze czasu dotarcia sygnału z satelity do odbiornika, co jest niezbędne do obliczenia odległości pomiędzy odbiornikiem i satelitą (patrz Jak GPS oblicza pozycję poniżej). W jaki sposób można zmierzyć ten czas? Po pierwsze wiadomo, w jakim momencie sygnał został wysłany z satelity. Znana jest również chwila dotarcia sygnału do odbiornika. Jednak zegar znajdujący się w odbiorniku nie jest tak dokładny, jak ten umieszczony w satelicie. Różnicę tę można skorygować w oparciu o rezultat pomiaru czasu sygnału z czterech satelitów. Aby więc dokładnie wyznaczyć pozycję odbiornika GPS (szerokość i długość geograficzną oraz wysokość nad poziomem morza), niezbędne jest obliczenie odległości od co najmniej czterech satelitów. Oczywiście im więcej satelitów, tym precyzyjniej można określić pozycję odbiornika.

system-gps-6

Podczas normalnej eksploatacji po każdej z sześciu różnych orbit poruszają się cztery satelity GPS. W sumie daje to zawsze przynajmniej 24 działające satelity. Istnieje również sześć satelitów rezerwowych, po które można sięgnąć w przypadku awarii jednego lub kilku satelitów bazowych.

Jak funkcjonuje nawigacja GPS?

Wszystkie mobilne urządzenia nawigacyjne działają na bazie tej samej zasady: wbudowany odbiornik GPS oblicza pozycję i zaznacza ją na elektronicznej mapie. Program urządzenia sprawdza pozycję i jeśli ustalone przez GPS miejsce nie zgadza się, bo według jego wskazań samochód właśnie jedzie po łące, urządzenie nawigacyjne koryguje wskazanie i przenosi je na położoną najbliżej drogę.

Po wprowadzeniu celu podróży nawigacja oblicza najkorzystniejszą drogę i wskazuje ją użytkownikowi. Podczas jazdy nawigacja wciąż porównuje aktualną pozycję z zaplanowaną trasą i w przypadku odchyleń oblicza natychmiast najkrótszą drogę do celu.

Jak dokładny jest GPS?

Istnieją dwie kategorie użytkowe urządzeń GPS:

  • PPS – (ang. Precise Positioning System) – satelita wysyła szczegółowe informacje i umożliwia bardzo precyzyjne pozycjonowanie. Technologia PPS jest jednak zarezerwowana do celów militarnych, dlatego sygnały PPS są zaszyfrowane.
  • SPS – (ang. Standard Positioning Service) – pracuje na podstawie prostszych sygnałów i nie jest tak dokładna jak PPS.

Sygnały SPS zawierały wcześniej sztucznie wygenerowane błędy – z tego powodu pozycja dawała się określić tylko z dokładnością do 100 m. W maju 2000 roku Ministerstwo Obrony USA wyłączyło generowanie zakłóceń i dokładność urządzeń GPS wzrosła do 15 m, co wystarcza do prywatnego i komercyjnego użytku.

Dokładność wyznaczenia pozycji może być dodatkowo poprawiona za pomocą metody DGPS (ang. Differential GPS). Polega ona na wykorzystaniu naziemnej stacji referencyjnej (z odbiornikiem GPS i superdokładnym zegarem) umieszczonej w ściśle spozycjonowanym miejscu. Stacja referencyjna za pomocą systemu GPS określa swoją pozycję i oblicza, o ile różni się ona od pozycji, w której się rzeczywiście znajduje. Obliczona przez stację referencyjną odchyłka jest przesyłana drogą radiową do przenośnych odbiorników GPS.

Odbiorniki GPS korygują swoją ustaloną pozycję o informacje ze stacji referencyjnej. Dokładność takiego pomiaru wynosi kilka centymetrów, a w pobliżu stacji referencyjnej nawet kilka milimetrów. Tę technologię wykorzystują przede wszystkim geodeci i inżynierowie budowlani, ale również firmy produkujące mapy elektroniczne dla nawigacji satelitarnej.

Co to jest A-GPS?

Wiele nowoczesnych telefonów komórkowych wykorzystuje technologię GPS w wariancie A-GPS (ang. Assisted-GPS). Celem technologii jest skrócenie długiego czasu oczekiwania na ustalenie pozycji (czasem nawet 65 sekund) przy włączaniu urządzenia i przyspieszenie działania nawigacji.

W telefonie komórkowym znajduje się normalny moduł GPS, który określa swoją pozycję tak samo, jak inne urządzenia nawigacyjne, ale odbiór dodatkowych informacji (o aktualnych orbitach satelitów oraz orientacyjnej pozycji wyznaczanej na podstawie lokalizacji masztów nadawczych GSM) z sieci komórkowej pozwala na znaczne przyspieszenie nawigowania.

Czy GPS działa zawsze?

Nie. Sygnał GPS jest bardzo słaby i nie wszędzie można go odbierać. Na przykład wewnątrz budynków czy tuneli GPS zwykle nie działa prawidłowo, ponieważ beton i inne materiały budowlane silnie tłumią sygnał z satelity.

Urządzenia GPS starszej generacji słabo radzą sobie z odbiorem sygnału na ulicach dużych miast o gęstej i wysokiej zabudowie. Starsze nawigacje nie sprawują się zbyt dobrze również w deszczu (mokre liście drzew znacznie wytłumiają sygnał) oraz podczas obfitych opadów śniegu. Nawigacje nowszej generacji radzą sobie jednak z niekorzystnymi warunkami atmosferycznymi dużo lepiej niż starsze modele.

 

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Facebook

Likebox Slider Pro for WordPress