Интересные факты о GPS
В давние времена люди ориентировались на местности по звёздам, по Солнцу или Луне. В четвёртом столетии до н. э. китайцы подарили путешественникам чудесное изобретение – компас. Вооружившись ещё и картой, можно было смело отправляться в путешествие без страха заблудиться в незнакомой местности.
Современные путешественники для определения своего местонахождения в любом уголке Земли могут воспользоваться системой GPS. Global Positioning System – это совокупность спутников, оснащённых радиочастотными устройствами, запущенными по заказу военного ведомства – Управления Обороны США.
Со временем военное ведомство позволило гражданским использовать систему, имевшую меньшую точность.
Стоимость запуска системы составила приблизительно 12 млрд. долларов. Лишь часть информации о работе GPS является открытой, все самое интересное остаётся военной тайной США.
Принцип определения местонахождения при помощи навигатора GPS
Принцип определения местонахождения при помощи навигатора GPS напоминает ориентировку в открытом море по маякам. Только в качестве маяков используются искусственные спутники Земли, запущенные на довольно высокие орбиты – приблизительно 20 тыс. км над Землёй. Движение этих спутников рассчитывают так, чтобы в любой момент времени можно было принимать сигналы как минимум 5 из них.
Всего запущено 30 спутников-маяков, из них активно используют 24, а остальные выполняют вспомогательные функции. Спутники постоянно передают в эфир сигналы точного времени и личный уникальный номер.
Спутник – это очень дорогое и сложное электронное устройство размером в несколько метров и массой – 700-900 кг.
Другая часть системы навигации – наземный терминал, который называют навигатором. Он вмещает радиоприёмник, настроенный на частоту передатчиков спутников и миниатюрный компьютер, который обрабатывает полученные сигналы и вычисляет своё местонахождение.
Система GPS определяет расстояние до спутников по времени распространения радиосигнала от спутника до приёмника.
Скорость распространения радиоволн очень велика – 300000 км/с, поэтому время измеряют при помощи атомных часов, точность которых достигает миллиардной части секунды. Зная точные координаты спутников (каждый спутник передаёт их в специальном коде) и расстояние до них, компьютер терминала высчитывает своё местонахождение.
Для точного определения наземных координат и высоты над уровнем моря необходимо, чтобы терминал «видел» не менее четырёх спутников.
Вычисляя своё расположение, терминал для наглядности показывает его в виде точки на карте, которая находится в его памяти. Когда путешественник движется вместе с терминалом, навигатор также показывает движение точки по карте и одновременно рассчитывает скорость этого движения.
- Точность бытовых навигаторов составляет несколько десятков метров.
- Военные терминалы, благодаря использованию секретной части кода, который передают спутники, могут определять координаты с точностью до сантиметров.
- Для особенно точных измерений устанавливают ещё и наземные передатчики, которые также содержат навигатор GPS и с его помощью определяют собственные координаты. Потом результат сравнивают с истинными координатами наземного передатчика, и информация об ошибке передаётся в эфир.
Навигаторы, которые находятся в радиусе действия такого передатчика, могут уточнить свои расчёты.
Кроме американской системы NAVSTAR GPS существует европейская – Galileo и российская — ГЛОНАСС.
Последние пребывают на стадии разворачивания и их возможности значительно скромнее.
GPS-навигаторы
Сегодня GPS-навигаторы встраивают в ноутбуки, мобильные телефоны, охранные системы, наручные часы, ручные радиостанции, при помощи которых могут ориентироваться на местности альпинисты, спасатели, туристы.
В ближайшем будущем ими оборудуют и фотокамеры, которые кроме даты и параметров снимка будут фиксировать место, где именно сделали фото.
Навигаторы устанавливают на грузовиках, такси, автобусах ина сельхозмашинах: современные тракторы и комбайны смогут без участия человека пахать поля и собирать урожай.