GPS (angl. Global Positioning System) - tai globalinė padėties nustatymo sistema, leidžianti nustatyti objekto koordinates bet kurioje pasaulio vietoje visomis oro sąlygomis, kuomet yra galimybė gauti signalus iš keturių ar daugiau palydovų. Sistemos pagrindas - IT technologijų sąveika su planetą gaubiančiu GPS palydovų tinklu. Tai viena iš svarbiausių šiuolaikinių technologijų, kuri padeda mums judėti, planuoti keliones, sekti sporto veiklą ir net gelbėti gyvybes.
Kiekvienas GPS įrenginys yra aprūpintas SIM kortele ir GPS antena, kad palengvintų komunikaciją ir vietos sekimą. Visi GPS įrenginiai naudoja mobiliuosius tinklus realaus laiko duomenims siųsti autoparko valdymo tiekėjams, padedant nuotoliniam stebėjimui ir valdymui, teikiant naudingą informaciją verslui ir asmenims.
GPS sistemos pagrindai
GPS sistema buvo sukurta JAV kariuomenės dar 1973 m., kad būtų galima apeiti prieš tai naudotų navigacinių sistemų trūkumus. Nuo 1990-ųjų ji tapo prieinama visiems. Sparti technologijų kaita ir nauji poreikiai tapo akstinu modernizuoti GPS sistemą ir panaudoti naujos kartos GPS III palydovus.
GPS sistemą sudaro apie 30 palydovų, skriejančių maždaug 20 000 kilometrų aukštyje virš Žemės paviršiaus. Šie palydovai išdėstyti šešiose skirtingose orbitose taip, kad bet kuriame Žemės taške ir bet kuriuo metu būtų matomi bent keturi palydovai. Kiekvienas palydovas yra aprūpintas tiksliais atominiais laikrodžiais, kurie matuoja laiką neįtikėtinu tikslumu. Palydovai nuolat transliuoja radijo signalus, kuriuose užkoduota informacija apie jų tikslią padėtį kosmose ir tikslų signalo išsiuntimo laiką. Šie signalai keliauja šviesos greičiu.
Kai jūsų telefonas ar GPS imtuvas gauna signalą iš palydovo, jis gali apskaičiuoti, kiek laiko signalui užtruko pasiekti jus. Šis laikas, kartu su palydovo padėtimi, leidžia apskaičiuoti atstumą iki jo. Gavus signalus iš bent keturių palydovų, GPS imtuvas gali nustatyti jūsų buvimo vietą trimatėje erdvėje (platuma, ilguma, aukštis virš jūros lygio), taip pat judėjimo greitį ir kryptį.
Kaip veikia GPS imtuvas?
GPS imtuvai yra prietaisai, priimantys signalus iš GPS palydovų. Jie naudoja šiuos signalus, kad apskaičiuotų savo buvimo vietą. GPS imtuvą paprastai sudaro dvi pagrindinės dalys - pagrindinis imtuvo mazgas (GPS engine) ir vartotojiška taikomoji programa.
Kai įjungiate žemėlapių programėlę telefone ar GPS įrenginį automobilyje, jis prisijungia prie kelių palydovų ir apskaičiuoja jūsų buvimo vietą. GPS signalai ateina tiesiai iš palydovų, todėl interneto ryšys nereikalingas. Tačiau šiuolaikiniai išmanieji telefonai dažnai naudoja A-GPS (Assisted GPS) technologiją, kuri pasitelkia mobiliojo ryšio tinklą, WiFi ir mobiliuosius duomenis, kad greičiau ir tiksliau nustatytų apytikslę vietą dar prieš gaunant GPS signalus.
Naujesni telefonai taip pat naudoja kitas palydovines navigacijos sistemas, tokias kaip GLONASS (Rusijos sistema), Galileo (Europos sistema) ir BeiDou (Kinijos sistema), papildomai prie amerikiečių GPS, siekdami pagerinti tikslumą ir patikimumą.
Tikslumo aspektai ir iššūkiai
GPS imtuvo vietos nustatymo tikslumas gali svyruoti nuo 100 metrų iki 1 cm, priklausomai nuo naudojamo imtuvo sudėtingumo ir metodų. Civilinės paskirties imtuvais nustatomų koordinačių paklaida siekia apie 3-5 metrus. Kur reikia didelio tikslumo, naudojamas papildomas diferencialinis GPS imtuvas (DGPS).
Tačiau net ir su pažangiausiais įrenginiais kartais gali kilti sunkumų nustatant tikslią vietą. Pirmiausia - atmosfera. Radijo signalai, keliaudami per jonosferą ir troposferą, šiek tiek sulėtėja ir nukrypsta nuo tiesiojo kelio. Antra problema - pastatai ir kliūtys. Miestų kanjonuose, apsupti aukštų dangoraižių, GPS signalai gali atsimušinėti nuo sienų, sukeldami „daugiakelio“ sklidimo efektą. Trečia problema - medžiai ir stogas, nes GPS signalai yra gana silpni ir negali prasiskverbti pro storus objektus.
Saugumo sumetimais GPS transliuojama civilinė informacija iškraipoma specialiai, įvedant paklaidas (Selective Availability - SA). Tačiau nuo 2000 m. gegužės mėnesio šis apribojimas buvo panaikintas.
Diferencialinis GPS (DGPS) ir kitos technologijos
Diferencialinis GPS (DGPS) yra sistema, kuri pagerina GPS tikslumą. Antžeminė stotis, priėmusi palydovo signalą, apskaičiuoja jo paklaidą ir kitu radijo dažniu siunčia „patikslintą“ signalą DGPS imtuvui. Ši sistema leidžia buvimo vietą apskaičiuoti nuo kelių metrų iki 1 cm tikslumu.
Taip pat egzistuoja WAAS (Wide Area Augmentation System) ir EGNOS (Euro Geostationary Navigation Overlay Service) sistemos, kurios perduoda korekcinius signalus per geostacionarinėje orbitoje esančius palydovus, taip mažindamos paklaidą iki mažiau nei 3 metrų.
Praktinis pritaikymas
GPS navigacija masiškai taikoma transporto, turizmo, sporto, gelbėjimo operacijų, logistikos, žemės ūkio ir daugybėje kitų sričių. Ji apskaičiuoja maršrutus, rodo objekto judėjimą detaliame žemėlapyje, teikia nurodymus, kaip įveikti sankryžas ar posūkius, ir padeda grįžti į maršrutą nukrypus.
Didelio tikslumo GPS sistema yra naudojama kariniams tikslams, aviacijoje, kartografijoje, geodezijoje. Pavyzdžiui, šiuolaikiniai traktoriai naudoja tokias sistemas ir gali važiuoti lygiagrečiomis linijomis su 2-3 centimetrų tikslumu.
GPS sekimas, naudojant specialius sekiklius, yra labai populiarus saugos programose, pavyzdžiui, stebint vaikus, naminius gyvūnus ar transporto priemones nuo vagysčių. Mini GPS sekikliai, turintys SIM kortelę ir lengvą elektroniką, yra kompaktiški ir dažnai naudojami aktyviam sekimui realiuoju laiku.
GPS technologija tapo nepakeičiama mūsų kasdienybėje, suteikdama mums laisvę tyrinėti pasaulį be baimės pasiklysti ir palengvindama daugybę profesinių bei asmeninių užduočių.
tags: #kaip #veikia #gps #navigacija