Co je to GPS

GPS je zkratka vzniklá ze sousloví Global Positioning Systém. Jedná se o americký vojenský navigaèní systém, který stojí ministerstvo obrany spojených státù roènì asi 400 milionù dolarù a který dokáže urèit polohu na zemském povrchu s pøesností na desetiny metru.

Historie

Vývoj navigaèního systému byl zahájen v roce 1973. V roce 1983 se kvùli nehodì v sovìtském vzdušném prostoru rozhodl tehdejší americký president R. Reagan o zpøístupnìní systému veøejnosti. Poslední z 24 družic byla vypuštìna na obìžnou dráhu 17. ledna 1994.

Princip urèení polohy

GPS je družicový radiový dálkomìrný systém. To znamená, že každá družice vysílá radiové vlny a informacemi o své poloze a èasu, kdy tento signál vyslala. Radiové vlny se šíøí rychlostí svìtla (299 729 458 m/s), takže lze jednoduchým vzoreèkem spoèítat vzdálenost družice a pøijímaèe a pomocí triangulace urèit jeho polohu na zemském povrchu.

Kosmická èást

Kolem Zemì obíhá 24 družic. Z toho jsou 3 záložní a jsou schopné okamžitì nahradit jakoukoli porouchanou družici. Obíhají v šesti drahách navzájem vychýlených o 60 stupòù ve výšce 20200km nad povrchem a doba obìhu prvá 11hodin a 58 minut. Družice neobsahují pouze vysílaè, ale také detektor nukleárních zbraní nebo atomové hodiny. Atomové hodiny jsou velmi pøesné hodiny, které mìøí èas pomocí kmitání atomù cesia nebo rubidia. Zpožïují se pøibližnì o 1 sekundu za 30 tisíc let. V budoucnu budou družice sobìstaèné a budou si navzájem koordinovat svoji dráhu. V souèasnosti vydrží bez seøízení z povrchu jen 180 hodin.

Co vlastnì družice vysílá?

Družice vysílá na 5 kmitoètech, které jsou vybrány tak, aby byly co nejodolnìjší proti meteorologickým jevùm. Tyto kmitoèty se nazývají L1 až L5. Pásmo L1 slouží k civilním úèelùm a je nejpoužívanìjší. Pásmo L2 používá vojsko ke zpøesnìní výsledkù namìøených pomocí L1. Pásmo L3 slouží k detekování startù balistických raket a jaderných výbuchù a zdrojù infraèerveného záøení. Poslední 2 pásma jsou teprve v rozvoji a slouží k zpøesnìní polohy a navádìní letadel.

Družice vysílá binární data, která se dìlí na slova po 30 bitech, z toho je prvních 24 informaèních a zbylých 6 slouží k zabezpeèení systému. Deset slov tvoøí podrámec a pìt podrámcù tvoøí rámec. Protože jeden bit trvá 20 ms, je slovo dlouhé 0,6 s, podrámec 6 s a rámec 30 s. První tøi podrážce obsahují aktuální informace o poloze a ètvrtý a pátý podrámec obsahují informace o celém systému GPS. Protože pøístroj pøijímá data z více družic najednou, je signál z každé družice ještì zašifrován jejím vlastním kódem (Pseudonáhodný kód).

�ídící èást

Systém GPS je øízen z ústøedí Navstar Headquarters na letecké základnì v Los Angeles v Kalifornii v USA. Hlavní pozemní stanice se nachází na letecké základnì Falkon v Coloradu. Hlavní operaèní øídicí støedisko je na letecké základnì 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 èást

Uživatelskou èást tvoøí samotný pøijímaè, který dokáže urèit polohu na zemském povrchu a rychlost a smìr pohybu. Pøijímaè zpracovává najednou signál ze 3 až 12 satelitù. V minulosti byla do civilního vysílání zavádìna úmyslná chyba, ale po vynaleznutí rušièky GPS byla zrušena. Od té doby dokáže pøístroj urèit polohu s pøesnosti 5 až 10 metrù. Pokud jsou pøíznivé podmínky jako dobré poèasí a viditelnost nebo otevøený terén, je odchylka ještì menší.

Kolik je potøeba satelitù?

Pøístroj z pøijímaných dat spoèítá dobu, za jakou k nìmu signál z družice dorazil a pak spoèítá vzdálenost od družice. Protože se vlny šíøí témìø rychlostí svìtla, musí pøijímaè obsahovat velmi pøesné hodiny. Odchylka o milisekundu by znamenala chybu asi 300km. Protože systém využívá triangulace, jsou na urèení polohy potøeba 3 satelity. Samozøejmì platí, že èím více satelitù, tím pøesnìjší je mìøení.

VyuĹľitĂ­

Systému GPS se využívá v mnoha oborech od øízení dopravy až po zemìdìlství. Vìtšinu využití mùžete vidìt na tomto videu: http://youtube.com/watch?v=ePcmlLy-Smw

Obdobné projekty a budoucnost

Konkurenèní projekty jsou dva: Glonass a Galileo. Glonass je ménì rozšíøená ruská varianta GPS. Galileo je teprve startující evropský projekt, který nabízí služby pouze veøejnosti. Je v nìm urèitì obrovský potenciál, protože o jeho fungování nerozhoduje jako u GPS ministerstvo obrany USA, které mùže vysílání kdykoli vypnout a zpùsobit kolaps dopravy na celém svìtì, ale rada všech evropských zemí. Záleží jen na Evropì, jak se ke Galileu postaví do budoucna.

- Nakupujte GPS navigace výhodnì na