18. Глобальная система позиционирования

До недавнего времени для определения своего местоположения не существовало ни одного удобного и универсального способа. Появление Глобальной Системы Позиционирования- Global Positioning Systems (GPS) произвело кардинальное изменение.

Сегодня в любой точке на Земле и в околоземном пространстве, в любое время суток прибор GPS обеспечивает решение любых задач, требующих определения местоположения и параметров движения.

Существуют две глобальные системы позиционирования. В Советском Союзе создана ГЛОНАСС - Глобальная Навигационная Спутниковая Система. В США создана американская NAVSTAR - Navigation System with Timing and Ranging - навигационная система, основанная на измерении времени и дальности. Американская система работает в операционном режиме, то есть она в полной мере технически и коммерчески реализована. Геодезист или навигатор, желающий стать пользователем этой системы, может приобрести аппаратуру и программное обеспечение (soft). Приемники и программное обеспечение ГЛОНАСС пока не столь доступны.

Система GPS, созданная США, состоит из 24 космических спутников и сети специальных наземных станций слежения, обеспечивающих регулярное определение параметров движения спутников и коррекцию бортовой информации об их орбитах.

Космические спутники непрерывно передают радиосигналы, создавая тем самым вокруг земного шара "информационное поле". GPS-приемник улавливает сигналы и путем измерения дальностей до нескольких космических спутников определяет координаты. При этом спутники играют роль прецизионных опорных точек. Расстояние до спутника определяется путем измерения времени прохождения радиосигнала от спутника до GPS-приемника.

Система должна обеспечивать определение вектора состояния пользователя в любое время, в любой точке земной поверхности и с точностью, необходимой пользователю.

Сегодня эксплуатируется спутниковая навигационная система (СНС) NAVSTAR, развернутая Министерством обороны США и введенная в эксплуатацию в 1988 году. Эксплуатацию этой СНС, включая сеть контрольных станций, ведет МО США. Но ею разрешено пользоваться бесплатно всем гражданским организациям, правда, только с ограничением по точности определения координат.

Несмотря на то, что изначально проект GPS был направлен на военные цели, сегодня GPS широко используются в гражданских целях. GPS-приёмники продают во многих магазинах, торгующих электроникой, их встраивают в мобильные телефоны,смартфоны, КПК и онбордеры. Потребителям также предлагаются различные устройства и программные продукты, позволяющие видеть своё местонахождение на электронной карте; имеющие возможность прокладывать маршруты с учётом дорожных знаков, разрешённых поворотов и даже пробок; искать на карте конкретные дома и улицы, достопримечательности, кафе, больницы, автозаправки и прочие объекты инфраструктуры.

Очень сложно перечислить сферы деятельности человека, в которых уже используется и будет использоваться технология глобального позиционирования. Их великое множество.

топография, геодезические работы.

геофизических и гидрографических изысканиях, в дорожном строительстве, при прокладке и обследовании коммуникаций, в лесном и сельском хозяйстве, для создания и обновления ГИС.

С помощью топографических GPS-приборов обеспечивается точность определения координат объектов в диапазоне от 5 метров до 30 сантиметров каждую секунду измерений даже в движении, что позволяет существенно увеличить число точек съемки при создании карт в масштабе от 1:2000 и мельче.

Прежде всего, gps разрабатывалась и сейчас используется в военных целях. При использовании военных навигаторов с иной кодировкой повышается точность определения координат, в частности, за счет учета искажений, вносимых ионосферой Земли. Военное применение сигналов gps позволяет улучшать контроль вооруженных сил посредством точного наведения оружия или армии на цель.

Морская и авиационная навигация.

Систему gps стало возможным использовать не только на поверхности, но и под толщей воды. Теперь их можно использовать для выполнения подводных работ. На океанском дне gps необходима для поисков затонувших кораблей или выполнения других технических операций, на суше применение навигационных устройств не менее важно.

Особое место занимает gps в работе спасательных служб, позволяя существенно сократить затраты, связанные с поисковыми работами. Устройства, которыми пользуются службы спасения, обеспечивают точность до 1 м. Более дорогостоящие модели могут установить координаты с точностью до нескольких сантиметров.

Персональная навигация. Имея персональный gps-навигатор, любой человек может использовать систему глобального позиционирования в своих личных целях. Можно определить свое местоположение на местности, выяснить, как пройти или проехать к месту назначения, как отыскать конкретный объект или адрес. Персональной навигацией пользуются любители активного отдыха - рыболовы, охотники, туристы, велосипедисты, альпинисты и другие.

Научные цели. Достаточно интересным является использование gps учеными и исследователями в качестве источника точного времени. Действительно, определение времени прохождения радиосигнала лежит в основе самой идеи gps. С этой целью внутренние часы приемника постоянно синхронизируются с прецизионными атомными часами, установленными на спутниках. Это позволяет обеспечить точность измерения времени от микро- до наносекунд. Поэтому при проведении научных экспериментов становится возможным повсеместно иметь абсолютно точные отметки времени.

Охранные системы. Спутниковые охранно-поисковые системы гарантируют не только эффективную защиту автомобиля от угона, но и высокую результативность поисков угнанной машины.

Системы мониторинга автотранспорта. С помощью такой системы можно контролировать перемещение грузов и всегда иметь информацию о том, как скоро ожидаемый груз доедет до точки назначение.

Слежение за любыми подвижными объектами. Дети, животные и т.д

Спорт и игры. Широкое распространение приемников gps привело к появлению спортивной спутниковой навигации, соревнований по ориентированию на автомобилях и игры геокэшинг (поиск кладов и тайников по известным координатам).