היום נדבר על מה זה GPS, איך המערכת הזו עובדת. בואו נשים לב לפיתוח הטכנולוגיה הזו, לתכונות הפונקציונליות שלה. נדון גם בתפקיד המפות האינטראקטיביות ממלאות במערכת.
ההיסטוריה של GPS
ההיסטוריה של הופעתה של מערכת מיקום גלובלית, או קביעת קואורדינטות, החלה בארצות הברית עוד בשנות ה-50 הרחוקות כאשר הלוויין הסובייטי הראשון שוגר לחלל. צוות של מדענים אמריקאים שעקב אחר השיגור הבחין שכשהלוויין התרחק, הוא שינה באופן שווה את תדר האות שלו. לאחר ניתוח מעמיק של הנתונים, הגיעו למסקנה שבעזרת לוויין, ביתר פירוט, מיקומו והאות הנפלט, ניתן לקבוע במדויק את מיקומו ומהירותו של אדם על פני כדור הארץ. להיפך, המהירות והמיקום של לוויין במסלול בעת קביעת הקואורדינטות המדויקות של האדם. עד סוף שנות השבעים, משרד ההגנה האמריקאי השיק את מערכת ה-GPS למטרותיהם, וכעבור כמה שנים היא הפכה זמינה לשימוש אזרחי. כיצד פועלת מערכת ה-GPS כעת? בדיוק כפי שזה עבד באותה תקופה, לפי אותם עקרונות ויסודות.
רשת לווין
יותר מעשרים וארבעה לוויינים במסלול כדור הארץ משדרים עוגני רדיו. מספר הלוויינים משתנה, אבל תמיד יש את המספר הנכון במסלול כדי להבטיח פעולה חלקה, בנוסף כמה מהם נמצאים במילואים כך שאם הראשון ייכשל, הם ישתלטו על הפונקציות שלהם. מכיוון שחיי השירות של כל אחד מהם הם כ-10 שנים, מושקות גרסאות חדשות ומשודרגות. לוויינים מסתובבים בשישה מסלולים סביב כדור הארץ בגובה של פחות מ-20 אלף ק"מ, הוא יוצר רשת מחוברת, הנשלטת על ידי תחנות GPS. האחרונים ממוקמים על איים טרופיים ומקושרים למרכז התיאום הראשי בארה"ב.
איך עובד ניווט GPS?
תודות לרשת זו, אתה יכול לגלות את המיקום על ידי חישוב ההשהיה של האות מהלוויינים, ושימוש במידע זה כדי לקבוע את הקואורדינטות. כיצד פועלת מערכת ה-GPS כעת? כמו כל רשת ניווט בחלל, היא חינמית לחלוטין. זה עובד ביעילות גבוהה בכל תנאי מזג האוויר ובכל שעה של היום. הרכישה היחידה שאתה צריך היא נווט ה-GPS עצמו או מכשיר התומך בתכונות GPS. למעשה, עיקרון הפעולה של הנווט מבוסס על סכמת ניווט פשוטה בשימוש זמן רב: אם אתה יודע בדיוק את המקום שבו נמצא אובייקט הסמן, המתאים ביותר לתפקיד של ציון דרך, והמרחק ממנו אל לך, צייר עיגול שעליו מסמן את הנקודה שלך בנקודה.מקום. אם רדיוס המעגל גדול, החלף אותו בקו ישר. צייר כמה רצועות כאלה מהמיקום האפשרי שלך לכיוון הסמנים, נקודת החיתוך של הקווים תציין את הקואורדינטות שלך במפה. הלוויינים לעיל במקרה זה פשוט ממלאים את התפקיד של אובייקטי הסמן הללו במרחק של כ-18 אלף ק מ מהמיקום שלך. למרות שהם מקיפים במהירות רבה, מיקומם מנוטר כל הזמן. לכל נווט מקלט GPS, המתוכנת לתדר הרצוי ונמצא באינטראקציה ישירה עם הלוויין. כל אות רדיו מכיל כמות מסוימת של מידע מקודד, הכולל הצהרות על מצבו הטכני של הלוויין, מיקומו במסלול כדור הארץ ואזור הזמן (הזמן המדויק). אגב, מידע על השעה המדויקת הוא ההכרחי ביותר להשגת נתונים על הקואורדינטות שלך: החישוב השוטף של משך הזמן בין החזרה לקליטת אות הרדיו מוכפל במהירות גל הרדיו עצמו, ועל ידי חישובים לטווח קצר, המרחק בין מכשיר הניווט שלך ללוויין במסלול מחושב.
בעיות סנכרון
בהתבסס על עקרון ניווט זה, ניתן להניח שכדי לקבוע במדויק את הקואורדינטות שלך, ייתכן שתזדקק לשני לוויינים בלבד, שעל סמך האותות שלהם יהיה קל למצוא את נקודת הצומת, ובסופו של דבר. - המקום שבו אתה נמצא. אבל, למרבה הצער, סיבות טכניות מחייבות שימוש בלוויין אחר כסמן. ביתהבעיה נעוצה בשעון של מקלט ה-GPS, שאינו מאפשר סנכרון מספק עם הלוויינים. הסיבה לכך היא ההבדל בתצוגת הזמן (בנווט שלך ובמרחב). ללוויינים יש שעונים מבוססי אטומיים יקרים ואיכותיים, המאפשרים להם לשמור זמן בדיוק רב, בעוד שמקלטים קונבנציונליים פשוט לא יכולים להשתמש בכרונומטרים כאלה, שכן הממדים, העלות והמורכבות של הפעולה לא יאפשרו להשתמש בהם בכל מקום. אפילו שגיאה קטנה של 0.001 שניות יכולה להזיז את הקואורדינטות ביותר מ-200 ק מ!
סמן שלישי
לכן המפתחים החליטו להשאיר את הטכנולוגיה הרגילה של שעוני קוורץ בנווטים של GPS ולעשות נתיב אחר, ליתר דיוק - השתמשו בשלושה, בהתאמה, אותו מספר קווים לצומת העוקב במקום שני ציוני דרך לווייניים. הפתרון לבעיה מבוסס על מוצא פשוט בצורה גאונית: כאשר כל הקווים משלושת הסמנים המיועדים מצטלבים, אפילו עם אי דיוקים אפשריים, נוצר אזור בצורת משולש שמרכזו נלקח כאמצעו. - המיקום שלך. זה גם מאפשר לך לזהות את הפרש הזמן בין המקלט לכל שלושת הלוויינים (שעבורם ההפרש יהיה זהה), מה שמאפשר לך לתקן את חיתוך הקווים בדיוק במרכז, במילים אחרות - זה קובע שלך קואורדינטות GPS.
תדר יחיד
יש לציין גם שכל הלוויינים שולחים מידע למכשיר שלך באותו תדר, וזה די חריג. אֵיךהאם נווט GPS עובד ואיך הוא תופס את כל המידע בצורה נכונה אם כל הלוויינים שולחים אליו מידע באופן רציף ובו-זמנית? הכל די פשוט. כדי לקבוע את עצמם, המשדרים בלוויין שולחים גם מידע סטנדרטי באות הרדיו, המכיל קוד מוצפן. הוא מדווח על המאפיינים המקסימליים של הלוויין ומוזן למסד הנתונים של המכשיר שלך, אשר לאחר מכן מאפשר לך לבדוק את הנתונים מהלוויין עם מסד הנתונים של הנווט. גם עם מספר רב של לוויינים בטווח, ניתן לזהות אותם במהירות ובקלות רבה. כל זה מפשט את כל הסכימה ומאפשר שימוש באנטנות קליטה קטנות וחלשות יותר בניווטי GPS, מה שמפחית את העלות ומפחית את העיצוב והממדים של המכשירים.
מפות GPS
מפות GPS מורדות למכשיר שלך בנפרד, מכיוון שאתה בעצמך משפיע על בחירת האזור אליו אתה רוצה לעבור. המערכת קובעת רק את הקואורדינטות שלך על הפלנטה, ותפקיד המפות הוא ליצור מחדש על המסך גרסה גרפית עליה מיושמות הקואורדינטות, המאפשרת לנווט בשטח. איך עובד GPS במקרה זה? חינם, זה ממשיך להישאר במצב זה, כרטיסים בחלק מהחנויות המקוונות (ולא רק) עדיין משולמים. לעתים קרובות, אפליקציות נפרדות לעבודה עם מפות נוצרות עבור מכשיר עם ניווט GPS: בתשלום וחינמי. מגוון המפות מפתיע לטובה ומאפשר להגדיר את הדרך מנקודה א' לנקודה ב' בצורה אינפורמטיבית ככל האפשר ועם כל השירותים: באילו מראות תעברו, הדרך הקצרה ביותרליעד, עוזר קולי המציין את הכיוון ואחרים.
ציוד GPS נוסף
GPS משמש ליותר מאשר רק להפנות אותך לכיוון הנכון. זה מאפשר לך לעקוב אחר אובייקט, שעשוי להכיל מה שנקרא מגדלור, או גשש GPS. הוא מורכב ממקלט האותות עצמו ומשדר המבוסס על gsm, 3gp או פרוטוקולי תקשורת אחרים להעברת מידע על מיקומו של אובייקט למרכזי שירות המפעילים בקרה. הם משמשים בתעשיות רבות: אבטחה, רפואי, ביטוח, תחבורה ועוד רבים אחרים. יש גם עוקבים לרכב שמתחברים אך ורק לרכב.
נסיעות ללא בעיות
עם כל יום שעובר, ערכי המפה והמצפן הקבוע הולכים יותר ויותר אל העבר. הטכנולוגיות המודרניות מאפשרות לאדם לסלול את הדרך למסע שלו במינימום אובדן של זמן, מאמץ וכסף, תוך ראיית המקומות המרגשים והמעניינים ביותר. מה שהיה פנטזיה לפני כמאה שנה הפך למציאות היום, וכמעט כולם יכולים לנצל זאת: מהצבא, מלחים וטייסי מטוסים ועד תיירים ושליחויות. כעת השימוש במערכות אלו לתעשיות המסחר, הבידור, הפרסום צובר פופולריות רבה, כאשר כל יזם יכול להצביע על המפה העולמית של העולם, ולא יהיה קשה למצוא אותו כלל. אנו מקווים שהמאמר הזה עזר לכל מי שמתעניין ב-GPS - איך זה עובד, על סמך מה נקבעות הקואורדינטות, מההחוזקות והחולשות שלו.
