Устройства с поддержкой GPS являются жизненно важной инновацией, когда речь идет о повседневной задаче навигации по обширному миру вокруг нас. Навигационные технологии, такие как автомобильные навигационные системы и мобильные приложения для смартфонов, такие как Google Maps, используют GPS, чтобы доставить нас из точки А в точку Б. Но что такое GPS и как он работает?
В этом кратком руководстве мы ответим на эти вопросы и покажем вам другие современные способы использования GPS, которые выходят за рамки простых направлений движения .
Что такое глобальная система позиционирования?
Глобальная система определения местоположения (GPS) — это принадлежащая США навигационная система, состоящая из трех основных сегментов: космического сегмента, контрольного сегмента и пользовательского сегмента.
Космический сегмент — это навигационная система, состоящая как минимум из 31 спутника, 24 (или более) из которых обычно находятся в полете и находятся в рабочем состоянии. Эти спутники летают в пределах орбиты Земли на высоте 12 550 миль. Каждый отдельный спутник обычно вращается вокруг Земли два раза в день.
Сегмент управления — это международная сеть станций управления, которые отслеживают, отслеживают и поддерживают спутники на орбите. Эти станции управления также могут отправлять данные или команды на спутники. Сегмент управления состоит из 16 контрольных станций, двух главных контрольных станций (одна основная и одна альтернативная) и 11 командных и контрольных антенн (четыре наземные антенны и семь удаленных станций слежения за сетью спутникового управления ВВС).
Пользовательский сегмент — это, в основном, гражданские лица и наши устройства GPS (также известные как приемники GPS, потому что они в основном принимают сигналы со спутников на орбите и используют эти данные для определения нашего местоположения).
Кто изобрел GPS?
Несмотря на то, что нет явного единственного изобретателя Глобальной системы позиционирования, общий консенсус заключается в том, что четырем основным людям можно приписать разработку GPS. Четыре человека, которым обычно приписывают изобретение GPS: Иван Гетинг, Брэдфорд Паркинсон, Роджер Л. Истон и Глэдис Вест.
Согласно Lemelson-MIT , именно компания «Гэтинг» впервые представила GPS в том виде, в котором мы его знаем сегодня, как концепцию, включающую использование «системы спутников для получения точных данных о местоположении быстро движущихся объектов, таких как ракеты и самолеты». А вклад Паркинсона в развитие GPS пришел впоследствии, в 1972 году, когда он взял на себя ведущую роль в руководстве программой GPS Министерства обороны США.
В этой роли Паркинсон смог опираться на оригинальные идеи Геттинга и, по сути, довел эти идеи до успешного завершения, руководя «концептуализацией, инженерным развитием и внедрением» системы глобального позиционирования. А к 1978 году проект разработки GPS от Parkinson, известный как система GPS NAVSTAR, был завершен и успешно реализован, поскольку «первые дифференциальные системы GPS были работоспособны и точны в пределах трех метров».
Роджер Л. Истон также участвовал в разработке GPS и был назван «отцом GPS» из-за его особого вклада. Согласно TechCrunch , вклад Истона был результатом решения проблемы, связанной с отслеживанием «объектов, вращающихся вокруг Земли», таких как спутники. Стремясь синхронизировать синхронизацию станций слежения и улучшить его слежение, Истон разработал «основанную на времени» навигационную систему, в которой он «установил высокоточные часы на нескольких различных спутниках, которые затем могли бы точно определять точное местоположение кто-то на земле «. Истон назвал эту систему «Timation» и СШАМинистерство обороны в конечном итоге включило несколько своих функций в развитие Глобальной системы позиционирования.
И, наконец, что не менее важно, математик Глэдис Вест также заслуживает благодарности за ее вклад в развитие GPS. Как отмечает «Ментальная нить» , вклад Уэста в ее работу по разработке модели Земли, которая включала «изменения формы планеты, вызванные гравитационными, приливными и другими силами». Модель Земли на Западе считается основополагающим элементом проекта GPS.
Как работает GPS и как им управлять
Принцип работы Глобальной системы определения местоположения основан на связи между спутниками GPS и приемниками GPS (читай: устройства с поддержкой GPS). По словам Garmin , компании, занимающейся технологиями GPS, система глобального позиционирования работает, когда спутники GPS передают «уникальный сигнал и параметры орбиты, которые позволяют устройствам GPS декодировать и вычислять точное местоположение спутника».
Благодаря этой передаче приемные устройства GPS могут рассчитывать местоположение своих пользователей, измеряя «расстояние до каждого спутника по количеству времени, которое требуется для приема передаваемого сигнала», а затем комбинируя это с измерениями расстояния от нескольких других спутников. ,
И поэтому, чтобы правильно рассчитать «двумерную позицию» человека, которая представляет собой широту и долготу, данному устройству GPS-приемника необходимо будет принять сигнал как минимум от трех спутников. Расчет трехмерной позиции, с другой стороны, также увеличит высоту и потребует сигнала не менее четырех спутников . Обычно, по словам Garmin, большинство GPS-приемников будут принимать и отслеживать сигналы как минимум восьми спутников, но это число может варьироваться в зависимости от вашего местоположения и времени.
Глобальная система позиционирования принадлежит Соединенным Штатам, и, согласно данным GPS.gov , она поддерживается и эксплуатируется ВВС США. Военно-воздушные силы США, по сути, «разрабатывают, поддерживают и эксплуатируют» 24 современных спутника, которые составляют Систему, а также монитор и станции управления, расположенные по всему миру, которые используются для ухода за спутниками.
Beyond Car GPS Systems: другие повседневные возможности использования GPS
GPS не только для навигации по дороге домой. Есть много других повседневных применений для GPS, которые вы, вероятно, никогда не рассматривали. Вот несколько примеров:
Тайники
Геокешинг — это форма отдыха, которая включает в себя поиски сокровищ; скрывать «сокровища» (обычно небольшие призы и игрушки) в определенных местах, а затем загружать карты в Интернете, чтобы другие люди искали их с помощью устройств GPS (например, смартфонов или более дорогих устройств GPS).
Безопасность детей
В эти дни родители и школы используют GPS через носимые и мобильные телефоны со встроенными трекерами, чтобы отслеживать местонахождение своего ребенка. Теперь, если ваш ребенок отделится от своего класса во время экскурсии, его будет намного легче найти.
Доступ к электричеству
Ваша местная энергетическая компания, вероятно, использует GPS для отслеживания отключений электроэнергии и их ремонта. Использование GPS может помочь этим компаниям быстро выяснить, где происходит сбой, и где и если поблизости находятся ремонтники, чтобы исправить это.
Кино
Кинематография не была той же самой, так как GPS стал широко доступным для потребительского использования. Теперь GPS используется для таких вещей, как поиск местоположения, чтобы помочь найти лучшие места для съемок определенных фильмов. GPS можно также найти на этих больших, широких снимках с высоты птичьего полета в ваших любимых фильмах, потому что, скорее всего, для его съемки использовался беспилотник с управлением от GPS.