Глобальная система позиционирования (GPS)

Глобальная система позиционирования (GPS) представляет собой спутниковую систему навигации, предназначенную для определения местоположения и измерения расстояния и времени.  Система обеспечивает возможность определения координат практически в любой точке Земли, при различной погоде, а также в космическом пространстве вблизи планеты. GPS была разработана, реализована и эксплуатируется Министерством обороны Соединенных Штатов Америки.

Принцип работы GPS

Система основана на определении местоположения путем измерения расстояний от объекта до спутников с известными координатами. Расстояние вычисляется по времени задержки распространения сигнала от спутника до GPS-приемника. Для определения трехмерных координат GPS-приемнику необходимо знать расстояние до как минимум четырех спутников и время GPS системы.

Исторический контекст

Идея создания спутниковой навигации возникла в 1950-х годах, когда советский искусственный спутник Земли передавал сигнал, частота которого изменялась в зависимости от расстояния до приемника. Американские ученые обнаружили эту закономерность и поняли, что зная свои координаты на Земле, можно определить положение и скорость спутника, а зная положение спутника – определить свои собственные координаты и скорость.

Программа GPS была инициирована в 1973 году под названием DNSS, затем переименованная в Navstar-GPS, а позже в GPS. Первый тестовый спутник был запущен на орбиту 14 июля 1974 года, а последний из 24 спутников, необходимых для полного покрытия земной поверхности, – в 1993 году.

Применение

В настоящее время GPS широко используется не только в военных целях, но и в гражданской сфере. GPS-приемники интегрируются в мобильные телефоны, смартфоны, КПК и другие устройства. Существует множество программных продуктов, позволяющих определять свое местоположение на карте, прокладывать маршруты с учетом дорожной информации, искать объекты инфраструктуры и т.д.

Новейшие разработки

В ближайшем будущем все спутники GPS старого поколения будут заменены на GPS IIF, которые обладают более высокой точностью определения координат (до 60-90 см), повышенной устойчивостью к помехам благодаря использованию более точных атомных часов.

Ограничения

Несмотря на свои преимущества, GPS имеет и некоторые ограничения:

* Проблемы приема сигнала в закрытых помещениях:

определение местоположения затруднено или невозможно внутри зданий, подвалах, тоннелях.

* Влияние атмосферных условий: плотная листва деревьев или густая облачность могут ухудшать прием сигнала.

* Возможные помехи: наземные радиоисточники и магнитные бури могут негативно влиять на прием GPS-сигнала.

* Недостаточная точность в приполярных районах: из-за низкого наклонения орбит GPS точность определения местоположения в этих регионах снижается.

* Зависимость от Министерства обороны США: GPS полностью зависит от условий, установленных Министерством обороны США.