Jak działa nawigacja GPS?
GPS służy do lokalizowania telefonów. Nie wszyscy jednak zdają sobie sprawę w jaki sposób on działa. Dziś postaramy się wyjaśnić to zagadnienie: zarówno od strony technicznej jak i praktycznego zastosowania.
System pozycjonowania satelitarnego GPS w wielu dziedzinach naszego zycia. Najpopularniejszym zastosowaniem są oczywiście nawigacje: zarówno te samochodowe jak i używane w telefonach komórkowych lub podręcznych nawigacjach służących np: wyznaczaniu trasy podczas pieszych wędrówek.
Trzy litery G-P-S są skrótem od angielskiego Global Positioning System co można przetłumaczyć jako światowy system lokalizacji (określania położenia). Pierwotnie był on opracowany i stosowany przez amerykańską armię: jeszcze w latach ’90 nie był dostępny dla cywilnych zastosowań. Dlaczego? Ponieważ głównym zastosowaniem nie było określanie lokalizacji żołnierzy a możliwość precyzyjnego naprowadzania rakiet na wyznaczony cel. Z czasem – na szczęście! – się to zmieniło a odbiorniki GPS stały się nieodzownym elementem codziennego życia setek tysięcy kierowców. To właśnie przemysł motoryzacyjny sprawił że dziś każdy z nas w swoim telefonie posiada taki lokalizator.
Przejdźmy jednak do meritum tematu: w jaki sposób działa system lokalizacji? Wokół ziemi nieustannie krążą 24 satelity wysyłające swoje położenie. Konkretnie to pozycja na orbicie wraz z aktualnym czasem (obie te zmienne są potrzebne: pamiętajmy że zanim sygnał dotrze z kosmosu na ziemię, mija trochę czasu). Na ziemi zaś nawigacje satelitarne odbierają ten sygnał i odpowiednio go przetwarzają.
Pamiętając że orbita okołoziemska jest okręgiem, nawigacje sprawdzają jak daleko są od nas najbliższe satelity. Po otrzymaniu minimum trzech takich sygnałów, można obliczyć w którym miejscu się znajdujemy. Dlaczego 3? Gdyby otrzymać sygnał tylko z jednej lub dwu satelit, wiedzielibyśmy na jakim odcinku się znajdujemy. Dopiero trzeci sygnał pozwoli na zlokalizowanie nawigacji “w 3d” czyli na określenie dokładnych współrzędnych geograficznych. Ten pomiar kątów pomiędzy wszystkimi trzeba sygnałami określany jest mianem triangulacji. Dopiero kilka kolejnych pomiarów w których brana jest pod uwagę pozycja satelit, czas lokalny i czas satelity pozwala na określenie współrzędnych.
To oczywiście nie wszystko: aby nawigacja zadziałała, potrzebna jest mapa która jest niejako wizualizacją położenia. Czy nasza lokalizacja będzie w 100% dokładna? Niestety nie. Gdyby udostępnić publicznie możliwość lokalizacji z doskonałą precyzją, ta mogłaby być wykorzystywana np: przez terrorytów. Wojsko ma taką możliwość, służby cywilne otrzymują sygnał zniekształcony co powoduje że dokładność do kilka-kilkanaście metrów. Większości nawigacji samochodowych to wystarcza: sprawdzają nasze położenie najbliższej drogi czy ulicy. Oprogramowanie nawigacji zakłada że pojazd porusza się po drodze a na pobliskim polu więc “przesuwa” pojazd na trasę.
