Созвездием, созданным человеком, кто-то очень
романтичный назвал Navstar - основную на сегодняшний
день систему глобального позиционирования.
А с практической точки зрения она содержит три фундаментальных
составляющих.
1) Космический "сегмент" - это 24 спутника, которые вращаются на
околоземной орбите на высоте 20000 км со скоростью около 11000 км/ч.
Орбита каждого спутника - 22200 км, а период обращения равен
приблизительно 12 часам. Все они ежедневно повторяют свою траекторию с
"опозданием" в 4 минуты. Спутники вращаются в шести плоскостях,
в каждой из которых их соответственно по четыре. Таким
образом, в идеале (без "ландшафтных" помех) каждая точка Земли и того,
что на ней находится, оказывается в зоне обозрения 3-6 спутников. Однако
для GPS-навигации существуют "темные" области в северных широтах,
где одновременно может быть не более 2 спутников,
что сразу нарушает работу аппаратуры потребителя GPS. Однако справедливости ради стоит отметить, что
такое положение дел длится всего 15-45 минут, а в остальном система GPS в самом деле глобальна.
2) Наземный "сегмент"
- это контрольно-измерительные
станции для мониторинга
спутников. Они
расположены
на Гавайях,
на Кваджалейне,
на острове Вознесения,
в Диего-Гарсия
и Колорадо-Спрингс.
Кроме того, в системе работают
три наземные
антенны (остров
Вознесения,
Диего-Гарсия, Кваджалейн).
Всем этим заправляют
на центральной
станции, расположенной на авиабазе
в Шривере, штат
Колорадо.
Самый главный
персонаж GPS - ресивер,
или объект, который
находится в
центре внимания
и который, собственно,
позиционируют.
3) GPS-приёмник - прибор,
позволяющий
определить своё
местоположение.
Гениальная
по простоте идея,
лежащая в основе
всей системы,
заключается
в том, что со
спутников на
объект передаются
радиосигналы,
которые в соединении
с сигналами
других спутников
образуют трёхмерную
систему координат,
в которой любой
объект - статичный
или движущийся
- обретает точные
координаты.
Кроме того, учитывается
время, пройденное
импульсом, с
расчётом погрешностей,
происходящих
в ионосфере,
и вычисляется
скорость перемещения
объекта. "Работа
в связке" и стабильность
системы таковы,
что координаты
практически
не нуждаются
в корректировке.
История GPS началась
в 60-х, когда ВМФ
и ВВС США устремили
свои взгляды
в космос. К тому
времени полным
ходом шла разработка
новых навигационных
систем и приборов,
но все они были,
как бы сказали
сегодня, "несовместимы"
-не существовало
единой системы
позиционирования.
Поэтому в далёком
1973 году была предпринята
первая попытка
создать единую
систему. Её
основой должны
были стать так
называемые
"атомные часы",
которые разрабатывались
в рамках военно-морской
программы TIMATION
и являются эталоном
времени. ВВС,
в свою очередь,
взяли на себя
разработку
Navstar Global Positioning System. Через 5
лет - в 1978 - был запущен
первый спутник,
а с 1989 года производится
запуск спутников
нового поколения.
Первые 11 спутников
двигались по
другой по сравнению
с современными
орбите и были
предназначены
для того, чтобы
апробировать
систему и показать
реальность выполнения
задачи.
В середине 90-х
было официально
объявлено о
том, что система
дееспособна.
На первых порах
сервисы "для
гражданских"
разделялись
на две группы:
стандартный
и сервис повышенной
точности. Такого
рода селективный
доступ был организован
с помощью приборов
радионавигационного
сигнала, что
позволяло понизить
точность определения
координат.
Эксплуатация
GPS в таком режиме
продолжалась
недолго, и в мае
2000 года Билл Клинтон
подписал закон,
открывающий
всем пользователям
доступ к GPS с точностью
до 10 метров. Этот
шаг был предпринят
после выхода
на рынок конкурирующих
GPS-систем: российской
GLONASS и общеевропейской
ГАЛИЛЕЙ. Конечно,
самая важная
сфера, которая
получила совершенно
новые возможности
благодаря GPS, - это
транспорт. В
частности,
со временем
радионавигация
позволит сократить
"самолётные"
маршруты, уменьшить
промежутки
между рейсами.
Аналогичные
нововведения
ждут и флот. А
с учётом экономии
топлива это
означает миллиардную
выгоду.
Пользоваться
глобальной
системой навигации
можно везде,
где принимается
спутниковый
сигнал. К примеру,
бортовые GPS-приёмники
широко используются
в авиации для
пилотирования
летательных
аппаратов. Уже
испытываются
прототипы системы,
позволяющей
производить
посадку самолётов
в беспилотном
режиме. Однако
для этого требуются
дополнительные
наземные станции,
позволяющие
уточнять координаты
лайнера в
пространстве.
Достаточно
интересна возможность
использования
GPS многими учеными
и исследователями
в качестве источника
точного времени,
потому что определение
времени прохождения
радиосигнала
лежит в основе
самой идеи GPS.
С этой целью
внутренние
часы приемника
постоянно синхронизируются
с атомными
часами, установленными
на спутниках.
Это позволяет
обеспечить
точность измерения
времени от микро-
до наносекунд.
Поэтому при
проведении научных
экспериментов
становится
возможным повсеместно
иметь абсолютно
точные отметки
времени. Но и
это еще не все.
С GPS связан ещё
один грандиозный
проект прошлого
века - самый
длинный в мире
подвесной мост
в Гонконге, по
которому проходят
железная дорога
и шоссе для автомобилей.
По замыслу архитекторов,
мост длиной
в полтора километра
может выдерживать
достаточно
большие нагрузки,
причём были
просчитаны
максимальные
расстояния,
на которые мост
может прогибаться
и раскачиваться.
Если мост отклонится
в сторону более
чем на 4,5 метра,
произойдёт деформация
стальных тросов,
и он начнёт
разрушаться.
Для того чтобы
контролировать
ситуацию на
мосту, были установлены
14 датчиков, информация
с которых каждые
б секунд поступает
в компьютер, где
соотносится
со скоростью
ветра и нагрузками
на мост в определённое
время суток.
Эти меры позволяют
своевременно
производить
ремонтные работы
и регулировать
транспортный
поток на мосту.
На сегодняшний день существует огромное количество GPS
-навигаторов - от
самых простых и миниатюрных до сверхточных стационарных. Самый
простой GPS-приёмник
стоит около 100$, самый дорогой - свыше 35 тысяч, американских
эквивалентов.
В частности, компания Benefon встраивает навигационные приборы в
свои GSM-телефоны
(Esc!, Locus, Track). Benefon -добрый друг рыбакам, туристам,
охотникам,
экстремалам-путешественникам всех стран. Растет популярность
установки GPS-навигаторов
в автомобили. Ну а японцы без неё вообще жить не могут, потому как
даже
на работу или в магазин добираются, пользуясь указаниями этих
приборов.
Что же до нас с вами, в Россию и Беларусь официально ввозить
высокоточные
навигационные приборы без специального разрешения нельзя, поэтому
всё, что
продаётся без соответствующих документов, наказуемо и преследуется
по закону.
Источник: http://www.interstar.ua
|