Пристрої з підтримкою GPS є життєво важливою інновацією, коли мова йде про повсякденне завдання навігації по великому світу навколо нас. Навігаційні технології, такі як автомобільні навігаційні системи і мобільні додатки для смартфонів, такі як Google Maps, використовують GPS, щоб доставити нас з точки А в точку Б. Але що таке GPS і як він працює?
У цьому короткому керівництві ми відповімо на ці питання і покажемо вам інші сучасні способи використання GPS, які виходять за рамки простих напрямків руху.
Що таке глобальна система позиціонування?
Глобальна система визначення місця розташування (GPS) - це навігаційна система, що належить США, що складається з трьох основних сегментів: космічного сегмента, контрольного сегмента і користувацького сегмента.
Космічний сегмент - це навігаційна система, що складається як мінімум з 31 супутника, 24 (або більше) з яких зазвичай знаходяться в польоті і знаходяться в робочому стані. Ці супутники літають у межах орбіти Землі на висоті 12 550 миль. Кожен окремий супутник зазвичай обертається навколо Землі двічі на день.
Сегмент управління - це міжнародна мережа станцій управління, які відстежують, відстежують і підтримують супутники на орбіті. Ці станції управління також можуть відправляти дані або команди на супутники. Сегмент управління складається з 16 контрольних станцій, двох головних контрольних станцій (одна основна і одна альтернативна) і 11 командних і контрольних антен (чотири наземні антени і сім віддалених станцій стеження за мережею супутникового управління ВПС).
Користувацький сегмент - це, в основному, цивільні особи і наші пристрої GPS (також відомі як приймачі GPS, тому що вони в основному приймають сигнали з супутників на орбіті і використовують ці дані для визначення нашого місця розташування).
Хто винайшов GPS?
Незважаючи на те, що немає явного єдиного винахідника Глобальної системи позиціонування, загальний консенсус полягає в тому, що чотирьом основним людям можна приписати розробку GPS. Чотири людини, яким зазвичай приписують винахід GPS: Іван Гетінг, Бредфорд Паркінсон, Роджер Л. Істон і Гледіс Вест.
Згідно Lemelson-MIT, саме компанія «Гетінг» вперше представила GPS в тому вигляді, в якому ми його знаємо сьогодні, як концепцію, що включає використання «системи супутників для отримання точних даних про місце розташування об'єктів, що швидко рухаються, таких як ракети і літаки». А внесок Паркінсона в розвиток GPS прийшов згодом, в 1972 році, коли він взяв на себе провідну роль в керівництві програмою GPS Міністерства оборони США.
У цій ролі Паркінсон зміг спиратися на оригінальні ідеї Геттінга і, по суті, довів ці ідеї до успішного завершення, керуючи «концептуалізацією, інженерним розвитком і впровадженням» системи глобального позиціонування. А до 1978 року проект розробки GPS від Parkinson, відомий як система GPS NAVSTAR, був завершений і успішно реалізований, оскільки «перші диференційні системи GPS були працездатні і точні в межах трьох метрів».
Роджер Л. Істон також брав участь у розробці GPS і був названий «батьком GPS» через його особливий внесок. Згідно з TechCrunch, внесок Істона був результатом вирішення проблеми, пов'язаної з відстеженням «об'єктів, що обертаються навколо Землі», таких як супутники. Прагнучи синхронізувати синхронізацію станцій стеження і поліпшити його стеження, Істон розробив «засновану на часі» навігаційну систему, в якій він «встановив високоточні годинники на декількох різних супутниках, які потім могли б точно визначати точне місце розташування хтось на землі». Істон назвав цю систему «Timation» і СШАМіністерство оборони зрештою включило кілька своїх функцій у розвиток Глобальної системи позиціонування.
І, нарешті, що не менш важливо, математик Гледіс Вест також заслуговує подяки за її внесок у розвиток GPS. Як зазначає «Ментальна нитка», внесок Веста в її роботу з розробки моделі Землі, яка включала «зміни форми планети, викликані гравітаційними, приливними та іншими силами». Модель Землі на Заході вважається основоположним елементом проекту GPS.
Як працює GPS і як керувати
Принцип роботи Глобальної системи визначення місця розташування заснований на зв'язку між супутниками GPS і приймачами GPS (читай: пристрої з підтримкою GPS). За словами Garmin, компанії, що займається технологіями GPS, система глобального позиціонування працює, коли супутники GPS передають «унікальний сигнал і параметри орбіти, які дозволяють пристроям GPS декодувати і обчислювати точне місце розташування супутника».
Завдяки цій передачі приймальні пристрої GPS можуть розраховувати місце розташування своїх користувачів, вимірюючи «відстань до кожного супутника за кількістю часу, який потрібен для прийому переданого сигналу», а потім комбінуючи це з вимірами відстані від декількох інших супутників.
І тому, щоб правильно розрахувати «акціонерну позицію» людини, яка являє собою широту і довготу, даному пристрою GPS-приймача необхідно буде прийняти сигнал як мінімум від трьох супутників. Розрахунок тривимірної позиції, з іншого боку, також збільшить висоту і вимагатиме сигналу не менше чотирьох супутників. Зазвичай, за словами Garmin, більшість GPS-приймачів будуть приймати і відстежувати сигнали як мінімум восьми супутників, але це число може варіюватися в залежності від вашого місця розташування і часу.
Глобальна система позиціонування належить Сполученим Штатам, і, згідно з даними GPS.gov, вона підтримується і експлуатується ВПС США. Військово-повітряні сили США, по суті, «розробляють, підтримують і експлуатують» 24 сучасні супутники, які складають Систему, а також монітор і станції управління, розташовані по всьому світу, які використовуються для догляду за супутниками.
Beyond Car GPS Systems: інші щоденні можливості використання GPS
GPS не тільки для навігації по дорозі додому. Є багато інших повсякденних застосувань для GPS, які ви, ймовірно, ніколи не розглядали. Ось кілька прикладів:
Схованки
Геокешинг - це форма відпочинку, яка включає в себе пошуки скарбів; приховувати «скарби» (зазвичай невеликі призи та іграшки) в певних місцях, а потім завантажувати карти в Інтернеті, щоб інші люди шукали їх за допомогою пристроїв GPS (наприклад, смартфонів або більш дорогих пристроїв GPS).
Безпека дітей
У ці дні батьки і школи використовують GPS через носимі і мобільні телефони з вбудованими трекерами, щоб відстежувати місцезнаходження своєї дитини. Тепер, якщо ваша дитина відокремиться від свого класу під час екскурсії, її буде набагато легше знайти.
Доступ до електрики
Ваша місцева енергетична компанія, ймовірно, використовує GPS для відстеження відключень електроенергії та їх ремонту. Використання GPS може допомогти цим компаніям швидко з'ясувати, де відбувається збій, і де і якщо поблизу знаходяться ремонтники, щоб виправити це.
Кіно
Кінематографія не була тією ж самою, так як GPS став широко доступним для споживчого використання. Тепер GPS використовується для таких речей, як пошук місця розташування, щоб допомогти знайти кращі місця для зйомок певних фільмів. GPS можна також знайти на цих великих, широких знімках з висоти пташиного польоту у ваших улюблених фільмах, тому що, швидше за все, для його зйомки використовувався безпілотник з керуванням від GPS.