GPS - система глобального позиционирования.
Технология GPS давно укоренилась в нашей жизни. И сложно представить как бы мы жили без этой технологии. Давайте узнаем, как она появилась на свет. Как она работает и в каких сферах широко применяется.
Идея создания спутниковой навигации родилась ещё в 1950-е годы. В тот момент, когда в СССР был запущен первый искусственный спутник Земли, американские учёные наблюдали сигнал, исходящий от советского спутника и обнаружили, что благодаря эффекту Доплера частота принимаемого сигнала увеличивается при приближении спутника и уменьшается при его отдалении. Суть открытия заключалась в том, что если точно знать свои координаты на Земле, то становится возможным измерить положение и скорость спутника, и наоборот, точно зная положение спутника, можно определить собственную скорость и координаты.
Важной вехой на пути к созданию межвидовой спутниковой навигационной системы вооружённых сил стал запуск спутников по программе Timation на низкую околоземную орбиту. Работы по программе Timation были начаты в Центральной военно-морской лаборатории в 1964 году. Инициатором программы выступал флот для собственных нужд, и на том этапе о создании единой системы для всех видов вооружённых сил речи не шло.
В 1973 году была инициирована программа «DNSS», позже переименованная в «NavSTaR» (Navigation Satellite Timing and Ranging - Время и дальность действия навигационного спутника). Спутники по программе NavStar выводились значительно выше, на среднюю околоземную орбиту. Современное название «GPS» программа получила в декабре 1973 года
Первый спутник по программе NavStar выведен на орбиту 14 июля 1974 года. Вывод спутника советской системы позиционирования ГЛОНАСС в 1982 году дал повод конгрессу США выделить деньги и ускорить работы. Шла холодная война, гонка вооружений набирала обороты. В 1983 году начались интенсивные работы по созданию GPS, а последний из всех 24 спутников, необходимых для полного покрытия земной поверхности, был выведен на орбиту в 1993 году, и GPS встала на вооружение. Стало возможным использовать GPS для точного наведения ракет на неподвижные, а затем и на подвижные объекты в воздухе и на земле.
В основе GPS лежит три основных сегмента:
- космический;
- управляющий;
- пользовательский.
Космический сегмент в настоящее время представлен 32 спутниками, находящимися на средней по удаленности орбите. Спутники транслируют радиосигнал, который перехватывается передатчиками на Земле. Сигнал позволяет определять в реальном времени местоположение объекта, оснащенного GPS-приемником (пользовательский сегмент), по трем координатам.
Управляющий сегмент включает в себя станции мониторинга, главную станцию управления и антенны, которые объединены в общую сеть на Земле.
Первоначально глобальная система позиционирования разрабатывалась как сугубо военный проект (во-первых, это делалось в интересах соблюдения режима секретности, во-вторых, коммерческие структуры не усматривали в этом проекте больших дивидендов на перспективу от вывода программного продукта на гражданский рынок товаров и услуг, а в-третьих, суммы военных заказов позволяли подрядчикам не задумываться о функционале двойного назначения). Но после того, как в 1983 году вторгшийся в воздушное пространство Советского Союза «Боинг-747» рейса KE007 «Корейских авиалиний» был сбит возле острова Сахалин, то, поскольку причиной была названа дезориентация экипажа в пространстве, президент США Рональд Рейган пообещал разрешить использование системы навигации для гражданских целей во всем мире. Во избежание военного применения системы точность была уменьшена специальным алгоритмом.
Сегодня GPS широко используются в гражданских целях. GPS-приёмники продают во многих магазинах, торгующих электроникой, их встраивают в мобильные телефоны, смартфоны, наручные электронные часы.
Основными сферами применения GPS стали:
- картография. При помощи GPS составляются подробные карты и планы местностей с рельефом любой сложности. В дальнейшем эти карты могут также использоваться по самым разным направлениям – от туризма до разработки военных стратегий;
- геодезия. Очерчиваются точные границы земельных участков и координаты каких-либо конкретных объектов;
- транспортный мониторинг. Всем известные «карты пробок». Без помощи GPS отслеживание транспортного потока было бы непозволительной роскошью с применением воздушного слежения;
- сотовая связь. Применяется для определения точного местоположения абонента, звонящего в службу спасения, поскольку пострадавший не всегда может точно указать свои координаты или просто не успевает этого сделать;
- мониторинг тектоники. При помощи GPS ведутся наблюдения за перемещениями тектонических плит. Это позволяет, в частности, спрогнозировать землетрясения и извержения вулканов;
- даже компьютерные игры не обошлись без GPS. Существует целый игровой жанр, который использует местонахождение игрока на реальной местности;
- при прогнозировании погоды. Сотни метеорологических станций по всему свету передают данные по погодным условиям и при этом связывают их со своим местоположением;
- в авиации и мореходстве передатчики GPS позволяют отслеживать курсы самолетов или судов в реальном времени и при необходимости быстро среагировать на сигнал бедствия;
- геотаргегинг – те или иные события, фотоснимки можно привязать к конкретному месту на Земле. Этим часто пользуются посетители социальных сетей;
- навигация. Пожалуй, самая распространенная сфера применения GPS на сегодня. Капитан корабля может быстро определить свое положение на карте, а командир – на поле боя. Дальнобойщик не заблудится на многочисленных развязках трассы, а путешественник - в горах или в лесу. Да и обычному горожанину легко определить свое местоположение в незнакомом районе и быстро проложить маршрут до нужного адреса. Кроме того, в карты загружены координаты кафе, ресторанов и гостиниц. Так что поиск нужного места с появлением GPS занимает считанные секунды.
2 сентября 2010 года в России была развернута спутниковая система "ГЛОНАСС". И в следующей статье мы рассмотрим различия этих систем, плюсы и минусы, а также их аналоги в других странах.
