Globálny lokalizačný systém

Ako to funguje

Jednotka GPS prijíma rádiové signály zo satelitov vo vesmíre na obežnej dráhe okolo Zeme. Vo výške 20 200 km nad Zemou sa nachádza 31 satelitov. Doba obehu je 11 hodín a 58 minút. Každý kruh má polomer 26 600 kilometrov (16 500 míľ) vzhľadom na polomer Zeme. Ďaleko od severného a južného pólu môže jednotka GPS prijímať signály zo 6 až 12 satelitov naraz. Každý satelit obsahuje atómové hodiny, ktoré NORAD niekoľkokrát denne starostlivo nastavuje.

Rádiové signály obsahujú informácie o čase a polohe družice vrátane jej efemeríd. Prijímač GPS odpočíta aktuálny čas od času odoslania signálu. Rozdiel predstavuje, pred akou dobou bol signál vyslaný. Časový rozdiel vynásobený rýchlosťou svetla je vzdialenosť k satelitu. Jednotka GPS používa trigonometriu na výpočet polohy a vzdialenosti každého satelitu. Na vyriešenie geometrických rovníc musia byť zvyčajne aspoň štyri satelity. Prijímač GPS môže vypočítať svoju polohu mnohokrát za jednu sekundu.

Mnohé lacné spotrebiteľské prijímače sú presné na 20 metrov (66 stôp) takmer kdekoľvek na Zemi.

Jednotka GPS zvyčajne dokáže vypočítať aj svoju aktuálnu rýchlosť. Lacné zariadenia, ako napríklad mobilné telefóny, to robia porovnávaním aktuálnej polohy s nedávnou polohou. Drahé zariadenia, ako napríklad v lietadlách, využívajú Dopplerov efekt a sú veľmi presné.

Satelity GPS obiehajú okolo Zeme v štyroch rovinách a navyše v skupine nad rovníkom. Modré satelity sú tu viditeľné pre prijímač GPS na 45° severnej zemepisnej šírky. Červené satelity sú blokované Zemou.

História

Rôzne rádionavigačné systémy sa používajú od polovice 20. storočia. V 60. rokoch 20. storočia sa experimentovalo s umiestnením rádiových vysielačov do satelitov. Nový systém, ktorý sa najprv nazýval Navstar, navrhli v 70. rokoch 20. storočia vzdušné sily Spojených štátov. Stal sa z neho systém GPS a používala ho len americká armáda. V roku 1983 vydal prezident Ronald Reagan príkaz, aby mohol tento systém používať ktokoľvek, hoci bol ešte príliš malý na to, aby bol veľmi užitočný. Signál s najvyššou presnosťou bol zašifrovaný a mohli ho používať len ozbrojené sily, ale v 90. rokoch 20. storočia bol dočasne dešifrovaný a na prelome storočí sa to stalo natrvalo.

Niektoré prijímače GPS sú samostatné jednotky s vlastným napájaním a displejom. Tých bola v 20. storočí väčšina. Vojenské prijímače potom zobrazovali len geografické súradnice alebo niektoré nemali displej, ale len odovzdávali súradnice inému zariadeniu.

V súčasnosti je väčšina prijímačov GPS súčasťou mobilných telefónov a mnohé sú zabudované v náramkových hodinkách, autách a iných zariadeniach. Časť GPS mobilného telefónu je malá a zvyčajne slabá, ale telefón využíva na pomoc aj mobilné základňové stanice a signály Wi-Fi.

Ostatné systémy

Existujú aj iné systémy, ktoré fungujú rovnakým spôsobom. Jeden z nich umiestnilo do vesmíru Rusko a nazýva sa GLONASS. Ďalší, ktorý ešte nie je hotový, sa volá Galileo a vybudovala ho Európska únia.