Глобална система за позициониране

Как работи

Устройството GPS приема радиосигнали от спътници в космоса, които са в орбита около Земята. Има 31 спътника на височина 20 200 км над Земята. Периодът на обиколка е 11 часа и 58 минути. Всеки кръг е с радиус 26 600 километра (16 500 мили) поради радиуса на Земята. Далеч от Северния и Южния полюс, GPS устройството може да приема сигнали от 6 до 12 спътника едновременно. Всеки спътник съдържа атомен часовник, който се настройва внимателно от NORAD няколко пъти всеки ден.

Радиосигналите съдържат информация за времето и позицията на спътника, включително неговите ефемериди. GPS приемникът изважда текущото време от времето, когато е изпратен сигналът. Разликата е колко отдавна е изпратен сигналът. Разликата във времето, умножена по скоростта на светлината, е разстоянието до спътника. GPS устройството използва тригонометрия, за да изчисли къде се намира от позицията и разстоянието на всеки спътник. Обикновено трябва да има поне четири спътника, за да се решат геометричните уравнения. GPS приемникът може да изчисли позицията си много пъти за една секунда.

Много евтини потребителски приемници са с точност до 20 метра (66 фута) почти навсякъде на Земята.

Обикновено GPS устройството може да изчисли и текущата си скорост. Евтините устройства, като тези в мобилните телефони, правят това, като сравняват текущата позиция с последната. Скъпите устройства, като тези в самолетите, използват ефекта на Доплер и са много точни.

GPS спътниците обикалят Земята в четири равнини и една група над екватора. Сините спътници тук са видими за GPS приемник на 45° северна ширина. Червените спътници са блокирани от Земята.

История

От средата на 20-ти век се използват различни радионавигационни системи. През 60-те години на миналия век експериментираха с поставянето на радиопредаватели в спътници. През 70-те години на миналия век Военновъздушните сили на САЩ разработват нова система, която първоначално се нарича Navstar. Тя се превръща в GPS и се използва само от американската армия. През 1983 г. президентът Роналд Рейгън издава заповед, с която разрешава на всеки да използва системата, въпреки че тя все още е твърде малка, за да бъде много полезна. Сигналът с най-висока точност е бил криптиран и само на въоръжените сили е било позволено да го използват, но през 90-те години на ХХ в. той временно е бил декриптиран и това е станало постоянно в началото на века.

Някои GPS приемници са отделни устройства със собствено захранване и дисплей. През 20-ти век те са били повечето. Тогава военните приемници са показвали само географските координати или някои не са имали дисплей, а само са предавали координатите на друга машина.

Сега повечето GPS приемници са част от мобилните телефони, а много от тях са вградени в ръчни часовници, автомобили и други устройства. GPS частта на мобилния телефон е малка и обикновено е слаба, но телефонът също така използва мобилни базови станции и Wi-Fi сигнали, за да помогне.

Други системи

Съществуват и други системи, които действат по същия начин. Една от тях, наречена ГЛОНАСС, е поставена в космоса от Русия. Друга, която все още не е завършена, е наречена "Галилео" и е изградена от Европейския съюз.