GPS: определение местоположения

Эффективно ориентироваться на местности для человека издавна было вопросом более важным, чем отвлеченный интерес. В древности люди определяли, где они находятся, соотнося место своего положения с положением известных объектов. Для повседневных задач этого вполне хватало. А на территории в несколько сотен гектар было довольно эффективным для решения бытовых и практических задач.

Путешествия, переселения и переезды требовали решения вопроса, который могла предоставить навигация – способ точного определения своего расположения на местности в универсальной системе координат. Примитивные способы включали ориентирование по солнцу/луне/звездам. Они были очень приблизительными. С изобретением компаса ситуация значительно улучшилась. Теперь появилась возможность привязывать свое положение на местности, использую карты.

Цифровые технологии позволяют использовать спутниковую навигацию, которая позволяет определить месторасположение с точностью до нескольких метров. Спутниковая навигация впервые была реализована в системах GPS, которые являлись универсальными системами глобального позиционирования. Разрабатывалась эта система для военных целей США, но в наше время она используется по всему миру, как универсальная система позиционирования и навигации.

Работа GPS основана на слаженной работе группировки из 30 спутников, которые находятся на высокой орбите. При этом работают 27 из них, а 3 являются запасными для быстрой замены любого вышедшего из строя основного. Эти спутники находятся на орбите высотой в 19 000 км. Каждые сутки они совершают по два оборота вокруг Земли. Слаженная работа этой группировки дает возможность принимать сигнал в любой точке Земли в любом промежутке времени одновременно от четырех разных спутников – именно такое количество необходимо для того, чтобы точно определить месторасположение объекта.



Задачей GPS-приемника является расчет своего месторасположения по отношению к видимым спутникам. Точность результатов зависит от количества спутников в пределах прямой видимости, от мощности сигнала, который от них принимается и некоторых других факторов.

Приемник GPS может определить расстояние до каждого из спутников по времени задержки сигнала. При известных значениях расстояния до спутников и их месторасположения, определение месторасположения приемника сводится к простому математическому вычислению.