Все автомобильные навигационные системы, приложения для вождения и мобильные навигационные приложения, такие как Google Maps, полагаются на GPS, чтобы добраться из пункта А в пункт Б. Но что такое GPS и как он работает?
Что такое глобальная система позиционирования?
Глобальная система позиционирования (GPS) - это навигационная система, принадлежащая правительству США, которая состоит из трех основных сегментов:
- Космический сегмент - это навигационная система, состоящая как минимум из 31 спутника, 24 (или более) из которых обычно находятся в полете и работают. Эти спутники летают по орбите Земли на высоте 12 550 миль. Каждый отдельный спутник обычно совершает два оборота вокруг Земли в день.
- The Control Segment представляет собой международную сеть станций управления, которые отслеживают, контролируют и обслуживают спутники на орбите. Эти станции управления также могут отправлять данные или команды на спутники. Сегмент управления состоит из 16 станций мониторинга, двух главных станций управления (одна основная и одна запасная) и 11 антенн управления и контроля (четыре наземные антенны и семь станций удаленного слежения за сетью спутникового управления ВВС).
- Пользовательский сегмент предназначен для гражданских лиц и наших GPS-устройств, также известных как GPS-приемники, поскольку они принимают сигналы от спутников на орбите для точного определения нашего местоположения.
Кто изобрел GPS?
Четырем людям, которым обычно приписывают изобретение GPS, являются Иван Геттинг, Брэдфорд Паркинсон, Роджер Л. Истон и Глэдис Уэст. Согласно Lemelson-MIT, именно Геттинг первым представил GPS в том виде, в каком мы его знаем сегодня, как концепцию, включающую использование «системы спутников для получения точных данных о местоположении для быстро движущихся объектов, таких как ракеты и самолеты."
Вклад Паркинсона в GPS был сделан в 1972 году, когда он взял на себя ведущую роль в руководстве программой GPS Министерства обороны США. В этой роли Паркинсон смог развить оригинальные идеи Геттинга. К 1978 году проект Паркинсона по развитию GPS, известный как система NAVSTAR GPS, был завершен и имел точность в пределах трех метров.
Роджер Л. Истон также внес свой вклад в развитие GPS и был назван «отцом GPS». Вклад Истона был результатом решения проблемы, связанной с отслеживанием спутников. Стремясь синхронизировать время станций слежения, Истон разработал систему навигации, основанную на времени, разместив часы на спутниках, что позволило им более точно определять точное местоположение пользователей на земле. Истон назвал эту систему «Время», и Министерство обороны США включило ее функции в разработку Глобальной системы позиционирования..
И последнее, но не менее важное: математику Глэдис Уэст также приписывают ее вклад в разработку GPS. Вкладом Уэста была ее работа по разработке модели Земли, которая учитывала изменения формы Земли, вызванные гравитацией и другими силами. Модель Земли Уэста широко считается основополагающим элементом проекта GPS.
Как работает GPS и как им управлять?
Глобальная система позиционирования основана на взаимосвязи между спутниками GPS и приемниками на устройствах с поддержкой GPS. По данным технологической компании GPS Garmin, глобальной системы позиционирования работает, когда спутники GPS передают «уникальный сигнал и параметры орбиты, которые позволяют устройствам GPS декодировать и вычислять точное местоположение спутника».
На основе этой передачи устройства GPS могут вычислять местоположение пользователей, измеряя время, необходимое для получения сигнала. Этот расчет затем объединяется с измерениями расстояния от нескольких других спутников. Чтобы правильно рассчитать широту и долготу человека, GPS-устройство должно принимать сигнал как минимум с трех спутников. Для расчета высоты требуется сигнал не менее четырех спутников. Большинство GPS-приемников принимают и отслеживают сигналы как минимум восьми спутников, но это число может варьироваться в зависимости от вашего местоположения и времени.
По данным GPS.gov, Глобальная система позиционирования поддерживается и управляется ВВС США. ВВС США «развивают, обслуживают и эксплуатируют» 24 спутника и станции управления, расположенные по всему миру и составляющие систему.
Помимо автомобильных GPS-систем: повседневное использование GPS
GPS нужен не только для того, чтобы найти дорогу домой. Другие варианты использования GPS включают:
- Носимые GPS-устройства, такие как GPS-часы, можно использовать для отслеживания детей, домашних животных и пожилых людей.
- Дроны с GPS-управлением используются для съемки фильмов с высоты птичьего полета. GPS также используется в киноиндустрии для определения местоположения.
- Геокешинг можно использовать для поиска предметов, скрывая предметы в определенных местах, а затем загружая карты в Интернет, чтобы другие люди искали их с помощью устройств GPS.
- Ваша местная энергетическая компания может использовать GPS для отслеживания отключений электроэнергии.
