Що таке GPS і як він працює? Практичний посібник з навігаційної системи

Що таке система GPS?

GPS (Global Positioning System) - це глобальна супутникова навігаційна система, яка дозволяє визначити точне місцезнаходження в будь-якій точці світу. Система була розроблена від імені уряду США і доступна як для військового, так і для цивільного використання. GPS є частиною нашого повсякденного життя, а її технологія використовується в багатьох сферах - від автомобільної навігації до додатків для мобільних телефонів.

24 супутники дозволять вам визначити своє місцезнаходження

Система GPS складається щонайменше з 24 супутників, які розташовані на орбітах навколо Землі. Ці супутники рухаються точно визначеними маршрутами, щоб гарантувати, що сигнал покриває всю земну кулю. За допомогою GPS ми можемо визначити своє місцезнаходження, швидкість, а також точний час. Вона працює цілодобово, незалежно від погодних умов, без абонентської плати, що робить її дуже універсальним і практичним інструментом навігації. GPS є частиною ширшої категорії глобальних навігаційних супутникових систем (GNSS), яка також включає інші системи, такі як ГЛОНАСС, GALILEO, BeiDou і QZSS. Співпраця цих систем, відомих як GPS-системи, підвищує точність і надійність навігації.

Безкоштовно протестуйте онлайн-програму накопичення миль

Поява GPS у 1980-х роках.

Спочатку GPS була розроблена і впроваджена Міністерством оборони США для військових цілей, але у 1980-х роках її послуги стали доступними і для цивільного використання. Відтоді популярність GPS зросла, і сьогодні вона широко використовується як окремими користувачами, так і компаніями та установами по всьому світу.

Історія та розвиток GPS

Система GPS заснована на досвіді, отриманому під час розробки та використання більш ранніх супутникових навігаційних систем, таких як система TRANSIT, розроблена ВМС США. Робота над системою GPS почалася в 1970-х роках, а перший супутник Block I, відомий як SVN 1, був запущений 22 лютого 1978 року. Система мала відповідати кільком важливим вимогам, таким як здатність визначати місцезнаходження в реальному часі та незалежність від умов, в яких вона використовується. Супутники GPS відіграють ключову роль у наданні точних навігаційних даних.

Походження GPS

Спочатку GPS використовували переважно у військовій сфері. З часом її функції були розширені, що призвело до широкого впровадження в різні сфери цивільного життя. У 1990-х роках GPS стала доступною для загального користування, зробивши революцію в способах навігації, комунікації та планування подорожей.

Принципи роботи GPS

Основою роботи системи є точне вимірювання часу та позиціонування супутників на орбіті. Кожен супутник GPS оснащений атомним годинником, який є надзвичайно точним і використовується для надсилання сигналів до приймачів на Землі. Точні координати супутника мають вирішальне значення для визначення положення приймача в тривимірному просторі. Супутники випромінюють сигнал на двох несучих частотах: f1 = 1575,42 МГц і f2 = 1227,6 МГц.

Автомобільні GPS-приймачі:

GPS-приймач, наприклад, мобільний телефон або автомобільний навігатор, приймає ці сигнали і обчислює своє місцезнаходження на основі часу, що минув між відправленням і отриманням сигналу. Сигнал містить різні типи інформації, такі як альманах і ефемериди, які мають вирішальне значення для точності обчислення приймачем географічного положення. Для точного визначення місцезнаходження приймачу потрібні сигнали щонайменше від чотирьох супутників. Це дає можливість обчислити географічні координати та висоту над рівнем моря.

Компоненти системи

Супутникова система GPS складається з трьох основних сегментів: космічний сегмент, сегмент управління та користувацький сегмент. Космічний сегмент складається з супутників, які обертаються навколо Землі і передають навігаційні сигнали. Сегмент управління - це мережа наземних станцій, які здійснюють моніторинг та управління супутниками. Користувацький сегмент - це приймачі, які приймають сигнали від супутників та обчислюють місцезнаходження користувача. Ключовим компонентом системи є приймачі сигналів, які ідентифікують сигнали від супутників і впливають на точне визначення місцезнаходження користувача.

Точність GPS

Супутникова навігація залежить від багатьох факторів. В ідеальних умовах, коли супутниковий сигнал не піддається впливу перешкод, система може забезпечити точність визначення місцезнаходження до 5 метрів. Однак на практиці ця точність може змінюватися залежно від таких факторів, як :

• кількість доступних супутників,
• атмосферні збурення,
• відображення від будівель та
• якість GPS-приймача

Щоб скористатися послугами системи, користувач повинен мати відповідний приймач, який виробляється незалежними комерційними компаніями.

Для підвищення точності були розроблені різні допоміжні технології, такі як DGPS (диференціальний GPS) і SBAS (супутникова система доповнення). Вони забезпечують точність до декількох десятків сантиметрів. Такі технології часто використовуються в геодезії, точному землеробстві та інших сферах, де потрібна дуже висока точність.

Що таке система глобального позиціонування?

Глобальна система позиціонування - це сучасна супутникова навігаційна система, розроблена Міністерством оборони США. Вона складається з мережі супутників, які обертаються навколо Землі та надсилають сигнали на GPS-приймачі на поверхні. За допомогою цієї системи можна точно визначити своє місцезнаходження в будь-якій точці світу. Сьогодні вона є безцінним інструментом супутникової навігації, дозволяючи визначати не тільки місцезнаходження, а й швидкість і час. Система широко використовується як у цивільних, так і у військових цілях, що робить її надзвичайно універсальною.

Історія та розвиток GPS

Історія системи бере свій початок у 1970-х роках, коли розпочалися роботи з її розробки. Перший супутник GPS, відомий як SVN 1, був запущений 22 лютого 1978 року. Спочатку система призначалася лише для військового використання, але у 1980-х роках її послуги стали доступними і для цивільного використання. З того часу система зазнала багатьох удосконалень, які значно підвищили її точність і надійність. Сьогодні вона є невід'ємною частиною нашого повсякденного життя, використовується в автомобільній навігації, мобільних телефонах і навіть спортивних годинниках.

Принципи роботи GPS

Система працює за принципом точного вимірювання часу та відстані між супутниками і GPS-приймачем. Кожен супутник GPS обладнаний атомним годинником, який посилає сигнал, що містить інформацію про його місцезнаходження та час. Приймач, наприклад, смартфон або автомобільна навігаційна система, приймає ці сигнали і обчислює відстань до кожного супутника. На основі цих даних GPS-приймач може визначити точне місцезнаходження користувача. Для отримання точних координат приймач повинен отримувати сигнали щонайменше від чотирьох супутників. Це дозволяє точно визначити положення в тривимірному просторі.

Компоненти системи

Система GPS складається з трьох основних сегментів: космічного, наземного та користувацького. Космічний сегмент складається з мережі супутників, які обертаються навколо Землі на точно визначених орбітах. Наземний сегмент складається з низки наземних станцій, які здійснюють моніторинг та управління супутниками. Таким чином, забезпечуючи їм нові параметри орбіти та синхронізацію часу. Користувацький сегмент складається з GPS-приймачів, які приймають сигнали від супутників і обчислюють місцезнаходження користувача. Кожен з цих сегментів відіграє ключову роль у забезпеченні точності та надійності системи.

Точність системи

Точність системи залежить від багатьох факторів, включаючи кількість супутників GPS, видимих з даного місця, і якість приймача. В ідеальних умовах, коли сигнал GPS не піддається впливу перешкод, система може визначити місцезнаходження користувача з точністю до кількох метрів. Однак на практиці ця точність може бути нижчою через перешкоди сигналу, відбиття сигналу від будівель та інші атмосферні фактори. Для підвищення точності використовуються різні допоміжні технології, такі як DGPS (диференціальний GPS) і SBAS (супутникова система доповнення), які можуть підвищити точність визначення місцезнаходження до декількох десятків сантиметрів.