GPS: история становления и виды
Практически каждый современный пользователь знаком с GPS-навигацией. В прошлом, чтобы ориентироваться на местности, люди пользовались бумажными картами, однако в XXI веке всё изменилось. Сегодня GPS устанавливается на большинстве устройств, таких как смартфоны и планшеты.
Благодаря этой технологии можно с лёгкостью определить своё местоположение и проложить маршрут к пункту назначения. Навигатор способен рассчитать примерное время в пути для различных способов передвижения: на общественном транспорте, с пересадками, пешком или на личном автомобиле.
Задача пользователя — выбрать наиболее удобный маршрут, если их несколько. На карте такие варианты отображаются разными цветами, что упрощает восприятие информации.
Почти каждый пользователь современных гаджетов, ноутбуков или ПК знает, как использовать геолокацию, но о принципах её работы задумываются редко. Геолокационные приложения действуют с высокой скоростью, благодаря работе GPS-спутников.
В этой статье расскажу про развитие спутниковой системы, её устройство и сферы применения. Также освещаются сильные и слабые стороны различных типов спутников. Данная информация будет полезна не только IT-специалистам, но и всем, кто интересуется принципами работы геолокации.
Спасибо, что подписались на канал про полезные технологии:
Что это такое
GPS (Global Positioning System), или система глобального позиционирования, известна также как ГПС. Это спутниковая навигационная система, позволяющая измерять расстояние и время, а также с высокой точностью определять местоположение в системе координат WGS 84. С её помощью можно узнать, где находится человек или объект, практически в любой точке земного шара, за исключением приполярных регионов.
ГПС применяется не только на Земле, но и в околоземном космическом пространстве. Первоначально система была разработана в США для военных нужд и остаётся под управлением Министерства обороны этой страны. Однако сегодня GPS доступна для гражданского использования. Для работы с системой потребуется устройство с GPS-приёмником, таким как смартфон, планшет, компьютер или специализированное оборудование.
История
Идея спутниковой навигации появилась ещё в 1950-х годах. Тогда в СССР был запущен первый искусственный спутник Земли. Американские учёные, наблюдая за ним, обратили внимание на эффект Доплера: частота сигнала увеличивается при приближении спутника и уменьшается при его удалении. Это открытие показало, что, измеряя положение и скорость спутника, можно точно определить своё местоположение на планете.
Позже появилась обратная концепция: с помощью спутника можно определить координаты объекта и его скорость.
В 1964 году началась реализация программы Timation, предусматривающей запуск спутников на низкие орбиты. Инициатором проекта стал флот США. Программа была ориентирована на использование в невоенных целях.
В 1973 году стартовала программа DNSS (позже NavStar), которая вывела спутники на средние орбиты. Это стало основой для современной GPS-навигации. Новое название система получила в конце того же года.
В создании спутниковых систем участвовали различные военные подразделения США:
- · Армия США, заинтересованная в компактной и точной навигации для определения координат, корректировки артиллерийских ударов и других тактических задач.
- · Военно-морской флот, который использовал GPS для наведения баллистических ракет и уточнения координат водных объектов.
- · Военно-воздушные силы, нуждающиеся в точной навигации для авиации и повышения точности ударов.
- К началу 2000-х годов GPS начал применяться в гражданских целях. Технология активно интегрировалась в мобильные устройства, компьютеры, автомобили и специализированное оборудование.
Принципы работы
GPS базируется на концепции триангуляции — способе определения положения точки в пространстве, зная расстояния до трёх других точек.
Система работает следующим образом:
- Спутники постоянно передают свои координаты и время на Землю.
- Устройство с GPS-приёмником принимает сигналы минимум от четырёх спутников.
- Происходит расчёт времени передачи сигнала и его скорости, что позволяет определить координаты объекта.
Современные устройства используют трилатерацию, которая улучшает точность расчётов за счёт четвёртого спутника.
Сферы применения
Геолокация широко применяется в разных областях:
- - картография;
- - прогнозирование погоды;
- - геодезия;
- - сотовая связь;
- - навигация;
- - мобильные игры;
- - отслеживание тектонической активности.
Однако GPS не работает под землёй, в помещениях с толстыми стенами или густых лесах. Это связано с ослаблением сигнала при наличии преград.
Виды GPS
Существует несколько типов GPS-устройств:
- · Навигаторы — популярные приложения для определения маршрутов. Они используются в автомобилях, смартфонах и других гаджетах.
- · Трекеры — устройства для отслеживания объектов или людей. Их часто встраивают в детские часы, ошейники для животных и фитнес-браслеты.
- · GPS-приёмники — профессиональное оборудование, применяемое в геодезии и других точных науках.
- · Картплоттеры-эхолоты — специализированные устройства для морской и подводной навигации.
Аналоги GPS
Помимо американской GPS существуют альтернативные системы:
· - ГЛОНАСС (Россия) — разработан для военных целей, но сейчас доступен для гражданского использования.
· - Галилео (Евросоюз) — создан для геодезии и гражданской навигации.
· - BeiDou (Китай) — современная система, активно применяемая в китайских устройствах.
