Co je to GPS

GPS je zkratka vzniklá ze sousloví Global Positioning Systém. Jedná se o americký vojenský navigační systém, který stojí ministerstvo obrany spojených států ročně asi 400 milionů dolarů a který dokáže určit polohu na zemském povrchu s přesností na desetiny metru.

Historie

Vývoj navigačního systému byl zahájen v roce 1973. V roce 1983 se kvůli nehodě v sovětském vzdušném prostoru rozhodl tehdejší americký president R. Reagan o zpřístupnění systému veřejnosti. Poslední z 24 družic byla vypuštěna na oběžnou dráhu 17. ledna 1994.

Princip určení polohy

GPS je družicový radiový dálkoměrný systém. To znamená, že každá družice vysílá radiové vlny a informacemi o své poloze a času, kdy tento signál vyslala. Radiové vlny se šíří rychlostí světla (299 729 458 m/s), takže lze jednoduchým vzorečkem spočítat vzdálenost družice a přijímače a pomocí triangulace určit jeho polohu na zemském povrchu.

Kosmická část

Kolem Země obíhá 24 družic. Z toho jsou 3 záložní a jsou schopné okamžitě nahradit jakoukoli porouchanou družici. Obíhají v šesti drahách navzájem vychýlených o 60 stupňů ve výšce 20200km nad povrchem a doba oběhu prvá 11hodin a 58 minut. Družice neobsahují pouze vysílač, ale také detektor nukleárních zbraní nebo atomové hodiny. Atomové hodiny jsou velmi přesné hodiny, které měří čas pomocí kmitání atomů cesia nebo rubidia. Zpožďují se přibližně o 1 sekundu za 30 tisíc let. V budoucnu budou družice soběstačné a budou si navzájem koordinovat svoji dráhu. V současnosti vydrží bez seřízení z povrchu jen 180 hodin.

Co vlastně družice vysílá?

Družice vysílá na 5 kmitočtech, které jsou vybrány tak, aby byly co nejodolnější proti meteorologickým jevům. Tyto kmitočty se nazývají L1 až L5. Pásmo L1 slouží k civilním účelům a je nejpoužívanější. Pásmo L2 používá vojsko ke zpřesnění výsledků naměřených pomocí L1. Pásmo L3 slouží k detekování startů balistických raket a jaderných výbuchů a zdrojů infračerveného záření. Poslední 2 pásma jsou teprve v rozvoji a slouží k zpřesnění polohy a navádění letadel.

Družice vysílá binární data, která se dělí na slova po 30 bitech, z toho je prvních 24 informačních a zbylých 6 slouží k zabezpečení systému. Deset slov tvoří podrámec a pět podrámců tvoří rámec. Protože jeden bit trvá 20 ms, je slovo dlouhé 0,6 s, podrámec 6 s a rámec 30 s. První tři podrážce obsahují aktuální informace o poloze a čtvrtý a pátý podrámec obsahují informace o celém systému GPS. Protože přístroj přijímá data z více družic najednou, je signál z každé družice ještě zašifrován jejím vlastním kódem (Pseudonáhodný kód).

Řídící část

Systém GPS je řízen z ústředí Navstar Headquarters na letecké základně v Los Angeles v Kalifornii v USA. Hlavní pozemní stanice se nachází na letecké základně Falkon v Coloradu. Hlavní operační řídicí středisko je na letecké základně Schriever v Coloradu. Na Zemi se také nachází dalších 5 monitorovacích stanic (Havajské ostrovy, Kwajalein, Diego Garcia, Ascension, Colorado Springs) a 3 povelové stanice.

Uživatelská část

Uživatelskou část tvoří samotný přijímač, který dokáže určit polohu na zemském povrchu a rychlost a směr pohybu. Přijímač zpracovává najednou signál ze 3 až 12 satelitů. V minulosti byla do civilního vysílání zaváděna úmyslná chyba, ale po vynaleznutí rušičky GPS byla zrušena. Od té doby dokáže přístroj určit polohu s přesnosti 5 až 10 metrů. Pokud jsou příznivé podmínky jako dobré počasí a viditelnost nebo otevřený terén, je odchylka ještě menší.

Kolik je potřeba satelitů?

Přístroj z přijímaných dat spočítá dobu, za jakou k němu signál z družice dorazil a pak spočítá vzdálenost od družice. Protože se vlny šíří téměř rychlostí světla, musí přijímač obsahovat velmi přesné hodiny. Odchylka o milisekundu by znamenala chybu asi 300km. Protože systém využívá triangulace, jsou na určení polohy potřeba 3 satelity. Samozřejmě platí, že čím více satelitů, tím přesnější je měření.

Využití

Systému GPS se využívá v mnoha oborech od řízení dopravy až po zemědělství. Většinu využití můžete vidět na tomto videu: http://youtube.com/watch?v=ePcmlLy-Smw

Obdobné projekty a budoucnost

Konkurenční projekty jsou dva: Glonass a Galileo. Glonass je méně rozšířená ruská varianta GPS. Galileo je teprve startující evropský projekt, který nabízí služby pouze veřejnosti. Je v něm určitě obrovský potenciál, protože o jeho fungování nerozhoduje jako u GPS ministerstvo obrany USA, které může vysílání kdykoli vypnout a způsobit kolaps dopravy na celém světě, ale rada všech evropských zemí. Záleží jen na Evropě, jak se ke Galileu postaví do budoucna.

- Nakupujte GPS navigace výhodně na