Как работает GPS?

GPS (англ. GlobalPositioningSystem — система глобального позиционирования), возможно, одно из наиболее универсальных и широко используемых изобретений нашего времени. С помощью системы мы прокладываем маршруты, решаем, где пообедать, отслеживаем погодные условия, она помогает планировать спасательные операции и т.п.

Это также одно из когда-либо сделанных наиболее прибыльных вложений США. По некоторым оценкам, прирост ВВП от использования составляет 100 миллиардов долларов в год, при этом один миллиард уходит на техническое обслуживание и модернизацию.

GPS - это спутники

GPS - на самом деле система спутников, которые считаются утилитой США. Они предоставляют пользователям возможности позиционирования, навигации и синхронизации услуг. Доступ к сигналам от спутников бесплатный.

В любой момент времени система GPS состоит из по крайней мере двух десятков радио спутников, принадлежащих и эксплуатируемых правительством США. Эти спутники находятся на высоте более 12000 миль над поверхностью Земли и проходят орбиту планеты два раза в день.

В дополнение к способности передавать радиосигналы на Землю каждый спутник GPS имеет несколько атомных часов для отражения очень точного времени, мощность дают солнечные батареи.

Из космоса на мобильный телефон

Спутники расположены так, что в любое время и практически в любом месте, девайс на Земле может получить доступ к не менее четырем спутникам - число, необходимое для определения вашего местоположения на земном шаре. Делается это на орбите в специальной конфигурации, состоящей из шести «орбитальных плоскостей» (см. рисунок).

Как минимум 24 спутника, сконфигурированных в шести орбитальных плоскостях, составляют систему GPS США

Спутники постоянно сменяют друг друга, а несколько дополнительных находятся всегда рядом, и получается так, что всегда в эксплуатации по крайней мере 24 спутника 95% времени. 

Каждый спутник постоянно отправляет радиосигналы, которые содержат информацию о его местонахождении и времени выхода сигнала. 

Приемник сигналов в вашем смартфоне получает их и использует эти данные для расчета, насколько далеко спутники находятся, используют скорость света (радиоволны представляют собой тип света), которая является постоянной, и точное время, когда сигнал был отправлен.

Зная расстояние по крайней мере до трех спутников GPS, ваш смартфон может рассчитать собственное местоположение, как показано ниже. С информацией о расстоянии только от одного из спутников вы могли бы быть в любом месте на поверхности Земли. Расстояния же до трех спутников пересекаются на Земле только в одной ее точке – там, где вы находитесь со своим смартфоном. Четвертый необходим для расчета высоты.

Существует общее заблуждение о GPS, будто бы спутник знает ваше местонахождение. Ваш телефон никогда не передает информацию обратно на спутники, и спутники не записывают данные - сеть "пассивна", это означает, что она не отслеживает пользователей.

Если бы данные GPS записывались с помощью спутников, можно было бы, например, отследить путь пропавшего малазийского авиалайнера по его GPS приемнику. Система GPS быстра и надежна, у нее нет предела насыщения, сигнал спутника подбирает бесконечное число пользователей, спутник занят только посылкой сигналов, а не записью и хранением данных.

Будущее

GPS III

Для того, чтобы сохранить GPS в качестве надежной и актуальной системы, спутники должны постоянно обновляться. Следующее поколение спутников, называемое GPS III, уже на подходе.

Эти спутники повысят точность системы GPS в три раза и будут иметь на 25% более длительный срок службы, чем их предшественники, с ожидаемой продолжительностью работы 15 лет.

Оставьте свой комментарий!