Jak działa GPS? Poznajmy naszego pomocnika podróży

Obecnie trudno wyobrazić sobie długą trasę, czy nawet drogę do sklepu w dużym mieście bez GPS. Łatwiejsze poruszanie się po drogach umożliwia nam zaawansowana technologia i dlatego nie każdy musi wiedzieć, jak działa GPS. Warto poznać jednak kilka podstawowych zasad działania.

Początki GPS i powody jego powstania

Często drogie i zaawansowane technologie powstają na potrzeby armii. Nie inaczej było w przypadku GPS (Global Positioning System). Pierwotnie technologia ta miała służyć do sterowania pocisków dalekiego zasięgu. Prace nad powstaniem GPS rozpoczęły się pod koniec lat 70. XX wieku i miały zaowocować stworzeniem nowej technologii, która będzie udoskonaloną wersją dotychczas znanych, a więc GLONASS.

Cel został osiągnięty i GPS sprawdzał się skutecznie tylko w zastosowaniach militarnych aż do lat dziewięćdziesiątych.

Motywacją do udostępnienia tej technologii również do zastosowań cywilnych była poprawa bezpieczeństwa w transporcie lotniczym. W ten sposób w pierwszej połowie ostatniego dziesięciolecia ubiegłego wieku z GPS mogli korzystać już nie tylko wojskowi.

Dopełnieniem była decyzja z początku XXI wieku, gdy władze Stanów Zjednoczonych udostępniły do użytku przez cywilnych użytkowników rozwiniętą wersję GPS. To wówczas miejsce nieporęcznych i niezbyt przydatnych dla przeciętnego człowieka odbiorników GPS zaczęły zastępować praktyczne urządzenia ze wbudowanym odbiornikiem sygnału z satelity.

Pierwszymi urządzeniami, które pokazały ludziom praktyczne zastosowanie GPS, były nawigacje. Niewielkie urządzenie szybko wyparło tradycyjne mapy papierowe, a wiele osób od tej pory nie wyobraża sobie podróży bez nawigacji.

Jak działa GPS, czyli co warto wiedzieć?

Nad technologią GPS pracowali przez wiele lat najlepsi specjaliści z całego świata. Zatem zasada działania GPS musi być bardzo skomplikowana, ale nam wystarczy ogólna wiedza na ten temat.

Składowe systemu GPS

Do ustalania pozycji za pomocą GPS niezbędne są nadajniki i odbiorniki sygnału. Te pierwsze są umieszczone w satelitach, które krążą po orbitach okołoziemskich. Aktualnie satelitów wykorzystywanych do systemu GPS jest 31, jednak nie pracują one jednocześnie. Zawsze konieczny jest czas do ich serwisowania, tak aby mogły bezawaryjnie działać.

Odbiorniki (aktualnie coraz mniejsze) znajdują się w przeróżnych urządzeniach - od nawigacji, przez telefony, aż po obroże dla psów.

Na ziemi znajdują się również stacje kontrolujące pracę satelitów. Z założenia każda satelita powinna być kontrolowana przez co najmniej dwie stacje. W tym celu stacje są umieszczone w okolicach równika i są rozmieszczone na różnych długościach geograficznych.

Zasada działania GPS

Tak, aby możliwe było ustalenie pozycji dzięki GPS odbiornik musi mieć zasięg co najmniej trzech satelitów. Obecnie nie powinno być z tym problemów i najczęściej mamy do dyspozycji od 6 do 9 satelitów.

Ustalanie pozycji przez GPS opiera się na znanej odległości między satelitami. Satelity wysyłają sygnał do odbiorników, które z kolei odczytują czas, w którym sygnał został wysłany. Porównując tę wartość do aktualnej, jest możliwe wyznaczenie odległości, jaką pokonał sygnał w danym czasie. Gdy odbiornik ma do dyspozycji co najmniej trzy satelity, pozycja na kuli ziemskiej jest już możliwa do ustalenia przez porównanie odległości między satelitami a odległością do odbiornika. Sygnał z czterech satelitów pozwoli na wyznaczenie również wysokości nad poziomem morza, ponieważ wysokość satelitów nad ziemią jest znana i stała - około 20 tys. km.

Oczywiście, im więcej satelitów w zasięgu odbiornika, tym większa będzie dokładność pozycji. Precyzja ustalania położenia może wynosić od kilku metrów do kilku centymetrów w zależności od m.in. ilości satelitów w zasięgu odbiornika.

Na pogorszenie precyzji ustalania położenia wpływają również przeszkody, takie jak drzewa czy budynki. Sygnał wysyłany z satelitów może się od nich odbijać i przez to zakłócać poprawny odczyt odległości od satelity.

Zastosowanie GPS - nie tylko nawigacja GPS

Ciężko krótko opisać, do czego aktualnie służy GPS. Wykorzystanie tej technologii rozwinęło się tak bardzo, że każdy ma po kilka odbiorników GPS w przeróżnych urządzeniach. To od czego zaczynała się popularność GPS w codziennym życiu, a więc klasyczna nawigacja GPS odchodzi na dalszy plan. Obecnie znacznie wygodniej korzystać ze smartfona ze wbudowanym odbiornikiem GPS, z dostępem do bezpłatnych, na bieżąco aktualizowanych map.

Innym zastosowaniem GPS zostając w dziedzinie motoryzacji, są wszelkiego rodzaju lokalizatory GPS do samochodów. Dzięki nim firmy transportowe mogą kontrolować trasy swoich pojazdów, co z kolei pozwala na zaobserwowanie nieuczciwych, czy też niebezpiecznych zachowań swoich kierowców.

Lokalizatory GPS w samochodach są również sposobem na złodziei samochodowych.  Gdy samochód z lokalizatorem zostanie skradziony, jego położenie będzie możliwe do ustalenia w łatwy sposób, a taką informację wystarczy przekazać organom ścigania, które powinny odzyskać naszą zgubę. Odpowiednio zainstalowany i ukryty lokalizator może pozwolić na odnalezienie skradzionego samochodu.

Aktualnie produkowane samochody często posiadają wbudowany lokalizator GPS. Dzięki niemu możemy namierzyć samochód np. po kradzieży lub po prostu na dużym parkingu, gdy zapomnieliśmy, gdzie zaparkowaliśmy. Ponadto, taki lokalizator może być połączony z systemami wykrywania kolizji. Wówczas po wypadku samochód może przesłać informację o swoim położeniu do służb ratunkowych, które bez problemu nas odnajdą.

GPS - nawigacja i nie tylko

Biorąc pod uwagę szerokie zastosowanie GPS, z którego na co dzień korzystamy trudno sobie wyobrazić życie bez tego systemu. Gdy następnym razem będziemy korzystać ze wskazówek podczas podróży po mieście - będziemy już wiedzieli, czemu to zawdzięczamy.