Что такое GPS: принцип действия, применение, недостатки

Сегодня искусственные спутники Земли активно используются во многих сферах нашей жизни. Уже перестали быть новинками спутниковое телевидение и спутниковый Интернет. Такой же привычной становится и спутниковая навигационная система GPS. Что же это за система, и какие задачи она решает?

Принцип действия

Для начала разберемся с тем, что такое GPS. Эта аббревиатура произошла от английских слов Global Positioning System – глобальная система позиционирования. Так называют систему космических спутников, которую начали разрабатывать еще в 1970-х годах по заказу военного ведомства США. В 80-е годы ею разрешили пользоваться гражданским лицам. Система GPS помогает определить точное местонахождение и координаты движущегося объекта. На работу спутников не влияют погодные условия, поэтому система функционирует круглосуточно.

Главное преимущество этой системы – ее бесплатность. Для того чтобы узнать и испытать, что такое GPS, нужно лишь приобрести специальный приемник и программное обеспечение. Последнее представляет собой электронные карты региона, в котором вы находитесь, а также программу A-GPS, которая используется при пасмурной погоде. Она подключается к специальному серверу, где содержится информация о координатах ближайших спутников. Сегодня эта программа есть в каждом автомобильном навигаторе.

Как же осуществляется навигация GPS? По круговым орбитам движутся 24 спутника, каждый из которых совершает 2 оборота в сутки и передает радиосигналы. Принимая их, GPS-приемник вычисляет свое местоположение. Сначала просчитывается разница между временем подачи сигнала и временем приема. Так вычисляется расстояние до спутника. Если таковых в зоне нахождения приемника насчитывается хотя бы два, то он может определить широту и долготу, на которой располагается, и отметить себя на электронной карте. При захвате четырех и более спутников программное обеспечение приемника просчитывает не только широту и долготу, но и скорость движения объекта, пройденное и оставшееся расстояние, время восхода и захода солнца и многие другие величины. Точность определения координат GPS-приемниками сегодня составляет от 5 до 20 м (по высоте – до 10 м).

Область применения

Итак, что такое GPS, мы узнали. В каких сферах можно применять эту систему? Практически во всех.

Начнем с наиболее распространенной и известной широкому пользователю. Это автомобильные навигаторы. По сути, это компьютеры, для работы которых используется специальная операционная система. В них уже установлено навигационное программное обеспечение, которое без нарушения лицензии сменить невозможно. Помимо ориентирования в городском пространстве, навигаторы предоставляют массу дополнительных возможностей – с их помощью можно просматривать фото, проигрывать музыку, смотреть видео, подключаться к Интернету.

Автомобильными навигаторами активно пользуются не только обычные автомобилисты, но и транспортные компании. Ведь система GPS позволяет следить за маршрутом следования автомобилей с грузом и быстро реагировать на возможные задержки. При наличии специального датчика с помощью этой системы можно следить и за расходом топлива.

Еще одна сфера применения – пешеходная навигация. Существуют компактные навигаторы, которые можно использовать в туристических походах и пешеходных прогулках. Они являются неплохой альтернативой привычной карте и компасу. Также навигаторы могут быть встроенными в мобильные устройства – смартфоны. Точность координат в этом случае пока что ниже, чем у обычных приемников, но производители активно работают над освоением навигационных программ.

Говоря о том, что такое GPS, нельзя не вспомнить и о недостатках этой системы. На качество приема сигнала влияет плотность городской застройки, наличие деревьев с густой листвой, наземные источники радиосигналов и другие факторы, создающие помехи. Но главная проблема – это зависимость работы спутников от воли американского военного ведомства. Нет никакой гарантии, что в один момент оно не включит помехи или просто не отключит гражданский сектор в каком-либо регионе. К счастью, в настоящее время уже существуют альтернативные навигационные системы, позволяющие не «потеряться» в таком случае. Это российская ГЛОНАСС и европейская Galileo. Производители навигаторов тоже готовятся к таким внештатным ситуациям и разрабатывают чипы, способные поддерживать все три системы навигации.