GPS

1. Определение

GPS (Global Position System; глобальная система позиционирования) - система, основанная на сети спутников с известным положением на орбитах, которая позволяет определить местоположение любого устройства на поверхности Земли, оснащенного GPS-модулем.

2. История создания и развития

Создание системы было инициировано американскими военными в период космической гонки с СССР. Основная идея заключается в изменении задержки сигнала, при перемещении спутника на орбите. Зная положение приемной станции на Земле, можно вычислить положение спутника и наоборот. Начатая работа по разработке и запуску тестовых спутников в 1973 году, была завершена в 1993 — система GPS стала доступна в любой точке земного шара (кроме полюсов).

Первоначально система разрабатывалась для военных целей, например, точного наведения ракет, но в 1983 году доступ к системе был открыт и для гражданских целей, с соответствующим уменьшением точности определения местоположения, для невозможности её использования в военных целях. В изначально заложенную точность 5-10 м, программно вносились ошибки, и конечное местоположение могло отличаться на 50-80 метров от действительного. В 2000-х уменьшение точности было отменено.

3. Технические характеристики

Система состоит из 3-х сегментов: космический, управляющий и пользовательский.

  • Космический. Для работы системы необходимы 24 спутника, при этом с одной точки на земле одновременно наблюдается 6-8 спутников. Для надежности системы в настоящее время в работе находится 31 спутник, что увеличивает количество одновременно наблюдаемых до 9-11. Орбиты спутников являются круговыми на высоте 20200 км с периодом обращения примерно 12 часов. Для покрытия Земли спутники вращаются в 6-ти различных плоскостях.

  • Управляющий. Главная управляющая станция и дублирующая станция, 11 управляющих и контролирующих антенн и 15 отслеживающих станций – система на Земле, отслеживающая, управляющая, анализирующая работу спутников на орбите.

  • Пользовательский. Всё множество устройств на Земле, использующих систему GPS для определения своего местоположения.

Вся система работает в нескольких частотных диапазонах:

L1 – 1575.42 MHz – гражданское и военное применение;

L2 – 1227.60 MHz – военное применение;

L3 – 1381.05 MHz – определение ядерных взрывов

L4 – 1379.913 MHz – используется для коррекции помех, вносимых ионосферой

L5 – 1176.45 MHz – новый диапазон, предназначенный SoL (safety-of-life) применения (гражданское в чрезвычайных ситуациях).

4. Кейсы применения

Военное позиционирование, отслеживание пути воздушных и морских судов, отслеживание пути наземного транспорта, определение местоположения пользователя (GPS-трекеры и смартфоны), GPS-метки для определения месторасположения вещей (ошейник у собаки). Составления карт с «народными тропами», наиболее используемыми маршрутами в городе и на пересеченной местности, а так же передачи маршрутов в труднодоступных местностях.

5. Полезные ссылки