УДК 004.4

ПРИНЦИП РАБОТЫ GPS

Ксенофонтов Вадим Валерьевич1, Шалова Евгения Александровна1
1Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики

Аннотация
Данная статья посвящена оценке характеристик и возможностей глобальной системы позиционирования. GPS чрезвычайно актуальна сегодня и используется во многих отраслях промышленности для подготовки точных обзоров и карт, проведения точных измерений времени, отслеживания местоположения или местоположения и навигации, поэтому можно говорить об актуальности данной темы.

Ключевые слова: , , , , ,


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Ксенофонтов В.В., Шалова Е.А. Принцип работы GPS // Современные научные исследования и инновации. 2018. № 6 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2018/06/86738 (дата обращения: 08.06.2018).

Введение

GPS чрезвычайно актуальна сегодня и используется во многих отраслях промышленности для подготовки точных обзоров и карт, проведения точных измерений времени, отслеживания местоположения или местоположения и навигации. Другие отрасли, использующие GPS, включают: сельское хозяйство, автономные транспортные средства, продажи и услуги, военную, мобильную связь, безопасность, беспилотные летательные аппараты и рыбную ловлю. Но что такое GPS, и как он может точно определить наше точное местоположение в любой точке Земли?

Принцип работы

Глобальная система позиционирования (GPS) представляет собой сеть из примерно 30 спутников, вращающихся вокруг Земли на высоте 20 000 км. Система была первоначально разработана правительством США для военной навигации, но теперь любой, у кого есть GPS-устройство, будь то SatNav, мобильный телефон или карманный GPS-модуль, может получать радиосигналы, которые передают спутники.

Где бы ни находился человек на планете, по крайней мере четыре спутника GPS являются «видимыми» в любое время. Каждый из них передает информацию о своем местоположении и текущем времени с регулярными интервалами. Эти сигналы, движущиеся со скоростью света, перехватываются GPS- приемником, который вычисляет, расстояние каждого спутника, которое зависит от того, сколько времени потребовалось для отправки сигнала.

Как только GPS- приемник получит информацию о том, как далеко находятся минимум три спутника, GPS-приемник может определить ваше местоположение, используя процесс, называемый трилатерация (Рис.1).

Рис. 1 – Трилатерация.

Чтобы понять суть данного процесса следует представить, что вы стоите где-то на Земле, а над вами находятся три спутника. Зная, как далеко вы находитесь от спутника A, вы знаете, что должны находиться где-то в красной области (Рис.1). Тогда выяснив свою удаленность от спутников B и C, можно найти свое местоположение, в пересечении трех окружностей спутников. Это именно то, что делает GPS-приемник, хотя он и использует перекрывающиеся сферы, а не круги.

Чем больше спутников находится над горизонтом, тем точнее определяется местоположение.

GPS и относительность

Для сохранения точного времени на борту GPS-спутников находятся атомные часы. Однако общая и специальная теория относительности предсказывает, что между этими часами и идентичными часами на Земле рано или поздно появятся различия.

Общая теория относительности предсказывает, что время будет проявляться медленнее при сильном гравитационном притяжении – поэтому часы на борту спутников будут работать быстрее, чем часы на Земле.

Кроме того, Специальная теория относительности предсказывает, что, поскольку часы спутников движутся относительно часов на Земле, они будут работать медленнее.

Вся сеть GPS должна учитывать эти эффекты – доказательство того, что относительность имеет реальное влияние.

Инновации GPS

GPS в настоящее время продолжает модернизироваться для гражданских лиц, поставив целью повышенную точность определения позиции и более доступную стоимость.

Система России ГЛОНАСС начала функционировать почти в то же время, как GPS в конце 1990-х годов, но пришла в упадок из-за экономических проблем в России. В настоящее время система полностью функционирует и ничем не уступает своему американскому аналогу.

Европа (Galileo) и Китай (Beidou) также работают над подобными системами. Индия и Япония работают над системами, не являющиеся «глобальными». Данные системы будут полностью задействованы к концу десятилетия.

Плюсы GPS

Система GPS была первоначально разработана для армии США, военно-морского флота и военно-воздушных сил, однако с момента внедрения она использовалась в целях, для которых никогда не предназначалась.

GPS используется для предотвращения столкновений при транспортировке, при этом все океанские суда должны сообщаться через систему автоматической идентификации (AIS ).

GPS используется для улучшения посадки современных коммерческих самолетов. Система применяется даже в рыболовстве, позволяя рыбакам точно определить то же самое место ловли, которое они приметили до этого.

GPS используется в приложениях, которые позволяют людям отслеживать своих детей, пожилых родственников и домашних животных.

Система GPS незаменима для аварийных операций, таких как поиск и спасение.

Объединив GPS с мобильной связью, человечество получило новый вид услуг: услуги на основе местоположения (поиск ближайшего туалета, любимого ресторана или магазина; отслеживание бега, езды на велосипеде и т.д.).

Также появились игры на основе определения местоположения. Их разнообразие варьируется от погони и охоты до вождения имитируемого автомобиля в режиме реального времени.

Недостатки GPS

Поскольку GPS устанавливается на телефоны, компьютеры, автомобили и другие устройства, становится все легче их отслеживать. Недостатком является то, что вы можете не захотеть отслеживать. Защита личной жизни становится все более актуальной проблемой.

Без сомнения, использование GPS в корыстных целях будет развиваться в соответствии с технологией.

Заключение

Возможности по использованию GPS пока ограничены относительно плохим подключением к спутниковым каналам при нахождении в зданиях, домах или за чем-либо, что может помешать подключению GPS. Однако с инвестициями и разработками новых спутниковых сетей (например, Galileo, который должен быть завершен в ближайшем будущем), эти проблемы будут устранены. Несмотря на это, GPS по-прежнему предлагает много преимуществ, как упоминалось ранее, и с любой технологией он будет только улучшаться. Однако не стоит забывать о том, что любую систему можно применять и в корыстных целях.

Поделиться в соц. сетях

0

Библиографический список
  1. Генике А.А., Лобазов В.Я., Ямбаев Х.К. Результаты исследований аппаратуры спутникового позиционирования GPS WILD-SYSTEM200//Геодезия и картография. – 1993 . – № 1 . – С .8-13.
  2. Глобальная спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС/ Под* ред. В.Н. Харисова, А.И. Перова, B.A. Болдина. -2-еизд. – М.: ИПРЖР, 1999.


Количество просмотров публикации: Please wait

Все статьи автора «Ксенофонтов Вадим Валерьевич»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться:
  • Регистрация