System GPS

laptop-819285__180Jak wyobrażasz sobie system GPS? Czy myślisz, że to tylko popularny odbiornik do nawigacji? Jeżeli tak, to jesteś w błędzie. Nawigacja GPS, to niezwykle skomplikowana technologia, którą zawdzięczamy amerykańskim naukowcom.  Początki nawigacji sięgają 1957 roku. Z punktu widzenia nawigacji satelitarnej był to przełomowy rok. Zespół amerykańskich naukowców z John Hopkins University w Baltimore obserwował pierwszego radzieckiego satelitę. Był to czas zimnej wojny. Amerykanie obawiali się nowej radzieckiej technologii, dlatego amerykański sztab wojskowy zlecił naukowcom obserwację tego dotąd nieznanego obiektu, by stwierdzić czy nie stwarza zagrożenia dla bezpieczeństwa Stanów Zjednoczonych. Trochę przez przypadek badacze stwierdzili, iż sygnał satelitarny poprzez wykorzystanie efektu Dopplera, może być wykorzystany do wyznaczania pozycji.      GPS posiada trójelementową budowę. Nawigację GPS tworzą 3 segmenty:  Segment użytkownika  Segment kontroli  Segment kosmiczny   Segment użytkownika  Ten segment, to różnego rodzaju odbiorniki GPS, które zwykle dzielimy na odbiorniki cywilne oraz odbiorniki wojskowe. Zadaniem odbiornika do nawigacji GPS jest odbiór sygnału satelitarnego, jego obróbka oraz wyliczenie aktualnej pozycji. Wyznaczanie pozycji to nie jedyna funkcja odbiornika. Instalując odpowiednie oprogramowanie z mapami cyfrowymi jesteśmy wstanie z powodzeniem użyć naszego odbiornika GPS do nawigacji. Ponadto urządzenia do pozycjonowania satelitarnego dają nam możliwość pomiaru prędkości (ważne w nawigacji samochodowej), a także dostarczają bardzo precyzyjnych informacji na temat aktualnego czasu (dzięki zegarom atomowym zainstalowanym na pokładzie satelitów GPS). Najpopularniejsze wykorzystanie odbiorników GPS obserwujemy w nawigacji samochodowej, np. Lark FreeBird 43 . Popularne są również odbiorniki ręczne, np. Garmin GPSmap 72 oraz wykorzystanie odbiorników w nawigacji motocyklowej, np. TomTom Rider.  Obecnie najpopularniejszymi producentami urządzeń do nawigacji GPS są: Garmin oraz TomTom. Popularne firmy to również, Lark a także Mio.

Segment kontroli

memory-870724__180Tworzy go 12 stacji monitorujących znajdujących się możliwie blisko równika. Centrum koordynujące znajduje się w Bazie Sił Powietrznych Schriever, niedaleko Colorado Springs (Master Control Stadion). Pozostałe stacje monitorujące znajdują się na Przylądku Canaveral na Florydzie, Wyspie Wniebowstąpienia, Hawajach, Atolu Kwajalein oraz wyspie Diego Garcia. Kolejne 6 stacji jest pod kontrolą NGA (National Geospatial-Intelligence Agency), są to stacje w Bahrajnie, Ekwadorze, Londynie, Waszyngtonie, Argentynie oraz Australii.  Zadaniem stacji monitorujących jest zarządzanie oraz koordynacja pracy całego systemu nawigacji GPS.   Segment kosmiczny  Segment ten tworzą satelity znajdujące się na orbitach okołoziemskich. Minimalna ilość satelitów wymagana do pokrycia całej Ziemi przez nawigację GPS wynosi 24 satelity. Jednak na orbicie znajduje się około 30 satelitów GPS. Jednak nie wszystkie satelity działają.  To właśnie satelity nawigacyjne GPS w dużej mierze decydują o możliwości wyznaczania pozycji. Podstawowa idea umożliwiająca pozycjonowanie opiera się właśnie o wyznaczanie odległości pomiędzy odbiornikiem nawigacyjnym GPS, a satelitami znajdującymi się na orbicie. Do poprawnego wyznaczania pozycji w trzech wymiarach wymagane są przynajmniej cztery satelity. Im większa jest ta ilość, tym wyznaczanie pozycji jest dokładniejsze. Jednak jeżeli odbiornik do nawigacji GPS widzi tylko trzy satelity istnieje również możliwość wyznaczania pozycji. Jednak możemy wtedy wyznaczyć pozycję tylko w trzech wymiarach.