Mindennapi segítség az űrből – Mit is jelent a GPS?

Mindennapi segítség az űrből – Mit is jelent a GPS?

Mindennapi segítség az űrből – Mit is jelent a GPS?

autó

3 perc

A GPS-t az Amerikai Egyesült Államok Védelmi Minisztériuma fejlesztette és üzemelteti. Természetesen itt is a katonai felhasználás volt az elsődleges cél, de a Föld bármely részén elérhető, 3 dimenziós helymeghatározást lehetővé tevő rendszer a civil szférában is nagyon elterjedt.

Bár a felhasználók egy része még mindig keveri a GPS-t a GPRS-szel, ez egyre kevésbé probléma, hiszen az egy betűvel hosszabb mozaikszóval illetett (General Packet Radio Service) IP-alapú mobil adatátviteli technológia a 3G és a 4G terjedésének köszönhetően ma már nem túl felkapott kifejezés. A globális helymeghatározó rendszer (Global Positioning System) viszont nagyon is az. Egyrészt mert az erre alapuló autós navigáció az okostelefonok terjedésének köszönhetően már szinte mindenki számára elérhető. Másrészt mert a különféle M2M-megoldások is gyakran épülnek erre – például az intelligens autó és rengeteg logisztikai szoftver is.

Ezt is olvassa el! Történelem

A mai rendszer alapjait 1973-ban fektették le 24 darab Navstar műholddal, amelyek mindegyike 20 200 kilométeres magasságban keringett, és naponta kétszer kerülte meg a bolygónkat (napjainkban egyébként 31 működőképes GPS-műhold kering körülöttünk). Ezek elhelyezkedése olyan, hogy a Föld tetszőleges pontjáról minden időpillanatban legalább 4 darab látszódik. Ez már elég a helymeghatározáshoz, de a tengerszint feletti magassághoz további egy holdra szükséges rálátni. Átlagos körülmények között egyébként 7-12 műhold is látszódik az égbolton, ami bőven megfelelő.

Matematika

A pozicionálás elmélete analitikus geometriai módszereken nyugszik, időmérésre visszavezetett távolságmérésen alapul. Mivel a rádióhullámok terjedési sebessége, valamint annak a műholdból történő kibocsátása és a GPS-vevőnél való megérkezése is ismert, a távolság könnyedén kiszámítható.

Egy háromdimenziós térben három ismert helyzetű ponttól mért távolság már elég a pozíció meghatározásához, de ehhez pontos adatok ismerete szükséges, ezért is kell a gyakorlatban több műhold a makulátlan működéshez.

Fizika

A GPS-műholdak két frekvencián sugároznak, ezeket L1-nek (1575,42 MHz) és L2-nek (1227,6 MHz) nevezik. Az Egyesült Államok régebben e kettő mellett egy zavaró jelet is sugárzott, ami a rendszer pontosságát korlátozta, akár 100 méteres vertikális irányú tévedésre is esélyt adva.  A cél az volt, hogy a civil GPS-vevőkkel ne lehessen precíziós fegyvereket célba juttatni. A zavarást csak a katonai jel vételével lehetett megkerülni, amihez egy katonai vevőegységen kívül a napi kód ismerete is szükségeltetett. A zavaró jel sugárzását nemzetközi nyomás hatására 2000-ben szüntették meg.

Földrajz

A GPS-nek vannak alternatívái, de az Európai Unió és az Európai Űrügynökség által működtetett Galileo finanszírozási problémákkal küzd, és várhatóan csak 2019-re épül ki teljesen, míg a kínai Beidou-2 a tervek szerint az olasz csillagászról elnevezett rendszer után egy évvel lesz teljes. Az orosz GLONASS (Globalnaya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema) viszont már most is működik, sok GPS-vevő ezt is ismeri és támogatja; használhatósága simán vetekszik a GPS-ével.