Gdzie ja jestem? Nasz przyjaciel GPS kończy 25 lat - zobacz jak działa

Bez niego bylibyśmy w polu lub przynajmniej 10 kilometrów od właściwej trasy. Wielu kojarzy się on z głosem Krzysztofa Hołowczyca, a z kolei innym z radami mistrza Yody. GPS skończył w tym miesiącu 25 lat - zobaczcie jak działa.

W dzisiejszych czasach bardzo trudno jest się zgubić. Nawet jeśli nie mamy dostępu do komputera, mapy, ani nie jesteśmy w samochodzie z nawigacją, to przynajmniej mamy w kieszeni smartfona. Tak więc, o ile nie będziemy korzystać z map Apple, szansa, że pomylimy drogę i się nie odnajdziemy jest bardzo mała. GPS nie tylko zmienił nasz sposób postrzegania przestrzeni i poruszania się po mieście lecz także jest nieocenioną pomocą dla marynarzy, pilotów i zespołów ratunkowych działających w trudnym terenie. W tym miesiącu minęło 25 lat od momentu wystrzelenia pierwszego satelity będącego częścią kompletnej infrastruktury nawigacji GPS, której tyle zawdzięczamy.

Początki współczesnego systemu nawigacji sięgają czasów zimnej wojny, które obfitowały w interesujące wydarzenia. W 1957 roku radziecki satelita Sputnik emitował sygnał radiowy, który można było wyłapać, gdy przelatywał na niebie. Dwóch amerykańskich naukowców wpadło wtedy, że dzięki temu sygnałowi mogą ustalić położenie satelity.

 

Jak to działa?

Pierwszy satelita z tzw. Bloku II, stanowiącego początek współczesnego systemu GPS, został wystrzelony na orbitę 14 lutego 1989 roku z przylądka Canaveral, a do października 1990 wystrzelono ich 28.

Sam system nawigacji polega na 24 satelitach orbitujących ziemię na wysokości około 20 000 kilometrów, krążących po jednej z sześciu ścieżek.

 

 

Na ziemi nasze urządzenia odbierają sygnał emitowany przez satelity znajdujące się w zasięgu i porównują czas emisji z czasem odbioru, co pozwala określić odległość od danego satelity. Jeśli znajdujemy się w zasięgu trzech źródeł sygnału można dokonać trilateracji (ustalenia położenia danego obiektu, przez zbadanie jego odległości od trzech innych punktów) i dokładnie określić nasze położenie, wysokość i prędkość poruszania się. W każdym momencie nad nami znajdują się przynajmniej cztery satelity GPS, choć często jest ich nawet osiem lub dziesięć.

By trilateracja była dokładna, satelity są wyposażone w wyjątkowo precyzyjne zegary atomowe, które mierzą czas z dokładnością do nanosekundy. Oczywiście nasze odbiorniki na ziemi nie mają tak drogich komponentów, więc każde urządzenie konsumenckie wyposażone w GPS radzi sobie z własnym brakiem precyzji trochę na około. Zbierają one dane z czterech lub więcej satelitów, wyliczają wspólny dla nich czas i resetują pod niego własny zegar. Robią to przez sprawdzenie swojej, wyliczonej na podstawie sygnału z trzech satelitów, pozycji i dodanie nowych zmiennych w postaci czwartego, piątego, czy nawet szóstego satelity. Pochodzące z nich dane pomagają skorygować błąd powstały w wyniku nieprecyzyjnej pracy zegara. Oczywiście w tym wszystkim brana jest też pod uwagę dylatacja czasu i fakt, że czas dla satelity upływa o 38 mikrosekund szybciej niż na ziemi (satelita przemieszcza się z prędkością 14 000 km/h).

Oczywiście by dane dotyczące naszej odległości od satelity, bez względu na to jak precyzyjne, miały sens nasze urządzenie musi wiedzieć, gdzie on się aktualnie znajduje. Urządzenia GPS mają wbudowany rejestr wszystkich satelitów okrążających ziemię wraz z ich ?harmonogramem?. Dzięki temu zawsze wiadomo gdzie o danej godzinie powinien się znajdować konkretny satelita. Niewielkie odchylenia w orbicie, powstałe w wyniku działania ziemi, słońca, czy księżyca, są aktualizowane na bieżąco przez amerykański Departament Obrony.

Co dalej?

Początkowo wojsko amerykańskie obawiało się, że technologia GPS może być wykorzystana przez nieprzyjaciela, dlatego celowo obniżyło precyzję cywilnych urządzeń. Z tego powodu do 2000 roku pokazywały one naszą pozycję jedynie z dokładnością do 100 metrów. Zmienił to w końcu Bill Clinton i teraz wszyscy możemy korzystać z pozycjonowania z dokładnością do 5 metrów. Obecnie nad własnymi systemami GPS pracują Unia Europejska i Chiny.

Więcej o:
Komentarze (45)
Gdzie ja jestem? Nasz przyjaciel GPS kończy 25 lat - zobacz jak działa
Zaloguj się
  • allegropajew

    Oceniono 86 razy 74

    Sama dylatacja czasu wynikająca ze szczególnej teorii względności jest niewystarczająca. Jej nieuwzględnienie (a więc oparcie się na Galileuszu) dałoby ok. 3 km maksymalnej precyzji. Jednak trzeba też uwzględnić grawitacyjną dylatację czasu ogólnej teorii względności (dalej od masy czas płynie szybciej). Choć w tym przypadku to 10 razy mniejsza poprawka, to i tak bez niej (czyli Newton) byłoby maks. 300 m do uzyskania.
    I to jest najpiękniejsze, bo swoją teorię Einstein autentycznie WYDUMAŁ, a jak działa!!!!

    Niepojęta jest nie tyle teoria względności -- bo tę da się zatrybić -- ale geniusz Alberta E.

    Gościula

  • kawiarniany.filozof

    Oceniono 31 razy 31

    Unia Europejska pracuje nad własnym systemem nawigacji - dużo bardziej precyzyjne byłoby określenie "W UE od ładnych kilku lat trwają przepychanki między państwami członkowskimi o to, któremu uda się zgarnąć najwięcej dla swoich koncernów przy budowaniu satelitów i utrzymaniu systemu". Galileo to jedna z większych kompromitacji UE.

  • zeitpoltergeist

    Oceniono 12 razy 8

    "nasze urządzenie musi wiedzieć, gdzie on się aktualnie znajduje. Urządzenia GPS mają wbudowany rejestr wszystkich satelitów okrążających ziemię wraz z ich 'harmonogramem'."

    Nie jest czasem tak, ze lokalizacja satelity trafia do odbiornika GPS w komunikacie od satelity? Satelity zas wiedza gdzie sa, bo system naziemny je stale obserwuje i podsyla im informacje o odchyleniach w orbicie.

  • sunday

    Oceniono 5 razy 5

    > czas dla satelity upływa o 38 mikrosekund szybciej niż na ziemi

    Tak, panie Józefowicz? Nie rozumie pan, że to zdanie nic nie znaczy!? Proszę jeszcze raz przeczytać angielski oryginał tekstu i zdanie poprawić.

  • tempus

    Oceniono 6 razy 2

    Wszyscy nazywają systemy nawigacji satelitarnej "GPS". A to jest nazwa własna amerykańskiego systemu!

    Poza tym od 2-3 lat działa rosyjski Glonass który zaczęli tworzyć jeszcze w epoce sowieckiej :).

  • mikron

    0

    "Zbierają one dane z czterech lub więcej satelitów, wyliczają wspólny dla nich czas i resetują pod niego własny zegar."

    resetuje pod niego....

    Tłumaczenie za dychę.

  • nazimno

    0

    Proponuje przeczytanie.

    www.wired.com/wiredscience/2014/02/happy-anniversary-gps/

Aby ocenić zaloguj się lub zarejestrujX