Спутниковая навигация

Зачем нужна спутниковая навигация

GPS это сокращение от слов «Global Positioning System» - «система глобального позиционирования». Это система которая позволяет точно определить координаты (широту, долготу, высоту над уровнем моря), скорость и направление движения любого объекта.

Краткая история

Первая система GPS была разработана в США и использовалась военными для навигации и точного наведения ракет на цели. Первый спутник системы был выведен на орбиту в 1974 г, а последний из 24 необходимых для покрытия всей Земли только в 1993 г.

 

На рисунке GPS-спутник производства США.

Первоначально GPS предназначалась только для военных США, но с 1983 года использование GPS было разрешено и для гражданских лиц. До сих пор США продолжает обслуживать и модернизировать эту систему, сейчас на орбите вокруг Земли размещены 24 основных и 4 запасных навигационных спутника.

Кроме США свои навигационные системы имеют Россия – это «Глонасс», Европейский союз – «Galileo» и Китай – «Beidou». Все навигационные спутники расположены шестью кольцами по четыре спутника в каждом кольце, каждый спутник проходит вокруг земли дважды в сутки. Такая система полностью накрывает всю Землю, от полюса до полюса.

 

Здесь показано размещение спутников вокруг Земли и положение приемника на ее поверхности. Зеленые пунктиры показывают по каким спутникам приемник вычисляет координаты

Принципы определения координат

Принцип определения координат у всех систем GPS одинаковый: приемник принимает радиосигнал от нескольких спутников и по задержке этого сигнала определяет до них расстояние. Точные координаты спутников постоянно вычисляются несколькими мощными наземными станциями слежения и передаются на вспомогательных каналах связи через те же самые спутники и через сеть Интернет. Встроенная в приемник программа по специальному математическому алгоритму вычисляет свои координаты.

    Чем больше спутников «ловит» приемник тем точнее определяются его координаты. Для примерного определения хватит 3 спутников. Самые совершенные GPS системы дают точность +- 10 сантиметров!

Это ручной GPS навигатор на автомобильной подставке.

На рисунке экран GPS навигатора в сотовом телефоне: приемник «увидел» сигнал от 12 спутников, определил координаты, скорость движения и вычислил ошибку.

Где применяется спутниковая навигация

На любом транспорте: в автомобилях, самолетах, судах, даже велосипедах.

В сотовых телефонах, планшетах, ноутбуках, коммуникаторах, часах и фотоаппаратах. 

В специальных маленьких приборах «трекерах» для контроля перемещения людей, домашних и диких животных.

 

Здесь показана реальная карта Европы с летящими пассажирскими самолетами (если включить военные и частные их будет еще больше). Обеспечить безопасность полетов такого количества самолетов без GPS просто невозможно.

 

Основное применение GPS – это автомобильный транспорт, автобусы и суда.   Почти все современные автомобили, автобусы и грузовики комплектуют навигаторами, которые помогают находить самую короткую дорогу до пункта назначения и не сбиться с пути. Кроме этого навигаторы могут принимать информацию о пробках на дороге, предлагать маршруты для объезда, предупреждать о радарах, видеокамерах и ограничениях скорости.   Навигаторы часто используются в противоугонных системах, помогая хозяину найти автомашину.   На речных и морских судах без GPS навигатора плавать практически невозможно – ведь в открытом море нет никаких ориентиров.
	Контроль за детьми и пожилыми людьми   С помощью браслета-трекера родители могут контролировать своих маленьких детей: узнать где их ребенок сейчас находится и где он был в течение дня. Ходил ли в школу, в кружок, где гулял. Нет необходимости звонить и спрашивать "Ты где?", "Был ли ты сегодня на английском?".   В таких браслетах есть тревожная кнопка, с помощью которой ребенок или больной человек может дать сигнал в случае опасности.
	Контроль за перемещениями домашних и диких животных   С GPS-ошейником ваша собака никогда не потеряется. С помощью специальных приемников-гарпунов следят за крупными морскими животными, кольцами-приемниками помечают перелетных птиц, крупных сухопутных животных помечают GPS-«сережками» в ушах.
	Перевозки грузов   Если вы отправляете дорогостоящий груз, его можно пометить специальным почтовым GPS-трекером. Этот прибор позволит отследить маршрут перевозки, скорость и время в пути.
	Строительство и добыча полезных ископаемых   При строительстве и ремонте зданий в городах, раскопках полезных ископаемых в карьерах используют большие краны и экскаваторы с установленными на них GPS-датчиками. Они позволяют очень точно отследить перемещения стрелы крана или положение груза в пространстве, чтобы не задеть соседние здания и другие механизмы.
	Скорая медицинская помощь и полиция   В случае автомобильных аварий, при ограблениях магазинов, угонах транспорта диспетчеры по GPS-координатам автомашин скорой помощи или полиции направляет ближайшие из них к месту событий.