GPS: От фантастики к реальности

Ещё в детстве, просматривая шпионские фильмы о Джеймсе Бонде, мы с друзьями восхищались удивительными технологиями, которыми пользовались герои фильма. Одно из таких хитроумных устройств показывало Бонду его текущее местоположение, кратчайший путь к цели, и даже указывало на местонахождение врага. И вот, устройство, которое казалось всего лишь выдумкой сценаристов, теперь легко доступно для нас с вами, эта технология называется GPS.

GPS расшифровывается как «Global Positioning System», что означает «Глобальная Система Определения Местонахождения». Как же она работает?

Глобальная Система Определения Местонахождения, или GPS - навигационная система, которая функционирует используя информацию, полученную от спутников, размещенных на космической орбите, на высоте около 20 000 километров. Всего таких спутников 24, и они непрерывно двигаются со скоростью около 11 000 км/ч, синхронно с вращением Земли. Как и многие другие современные технологии, GPS была изобретена военными. Система была разработана в Министерстве Обороны США, и сперва предназначалась для использования исключительно военными.

Для начала, Вам понадобится приемник GPS (с загруженными в него картами), который сможет принять сигналы, переданные спутниками GPS. С помощью системы триангуляции, приемник GPS сравнивает время, когда сигнал был подан спутником, со временем, когда сигнал достиг антенны приемника. Рассчитав разницу во времени, приемник может с высокой точностью определить собственное местонахождение и отобразить его на карте.

Как известно, Земля разделена на широты и долготы. Приемнику необходимо получить сигналы не менее, чем от трех спутников для того, чтобы отобразить двухмерное местоположение и, в дальнейшем, отслеживать его перемещение. Когда приемник соединяется с четырьмя (или больше) спутниками, он позволяет показать трехмерное изображение широты, долготы и высоты местоположения приемника. Соответственно, если приемник у Вас в руках, то он отобразит Ваше местоположение.

Это базовая информация, требуемая приемником. Кроме неё, можно отобразить множество других данных, например положение солнца, время суток, расстояние от различных точек на планете, и прочее.

В сигнале, переданном спутником приемнику, содержится три типа информации. Во-первых, это псевдослучайный код или, проще говоря, информация, идентифицирующая спутник, от которого поступает сигнал. Во-вторых, это данные о местоположении спутника. И, наконец, информация о техническом состоянии спутника, дате и времени.

Спутники на орбите приводятся в действие солнечной энергией и имеют резервные батареи на случай солнечного затмения. Работая, в среднем, около 10 лет, эти спутники заменяются новыми. Сигналы, переданные спутниками, являются двумя импульсами малой мощности, диапазона ультравысоких частот. Они перемещаются по прямой линии и способны пересечь облака, пластмассу, стекло, листву, деревья (но не слишком толстые), но не могут проникнуть сквозь здания, горы, и прочие твердые препятствия.

Технология постоянно совершенствуется, тем самым гарантируя точность и полезность данных GPS для ученых и путешественников.

Сегодня GPS стал неотъемлемой частью повседневной жизни. Он используется в навигации автомобилей, смартфонах, фитнес-трекерах и во многих других устройствах. Мы можем путешествовать по незнакомым местам, находить кратчайший путь до пункта назначения и даже отслеживать местоположение близких людей благодаря этой удивительной технологии. И, хотя GPS был изначально создан для военных нужд, его внедрение в гражданские технологии стало настоящей революцией, превратившей фантастику в реальность.