Gps: если уж позиционироваться, то только глобально

Глобальную Совокупность Позиционирования (GPS) именуют «созвездием, созданным человеком». Созданная в недрах DoD?a (Department of Defense), она стала самым главным навигатором в авиации и координатором в инженерии и геодезии.

В общем итоге для этого пригодилось 12 млд дол денег и пара десятилетий времени.

GPS является системойиз трёх составляющих. Космический «сегмент» — это 24 спутника, каковые вращаются на околоземной орбите на высоте 20 тысяч км со скоростью 7 тысяч миль в час. Орбита каждого спутника 22 200 км, а период обращения — примерно 12 часов.

Все ониежедневно повторяют собственную траекторию с «опозданием» в 4 60 секунд.

Спутники вращаются в шести плоскостях, в каждой из которых — соответственно — по четыре. Так, в совершенстве (без «ландшафтных» помех) любая точка Почвы и того, что на ней находится, выясняется в зоне обозрения трёх — шести спутников.

Gps: если уж позиционироваться, то только глобально

Схема размещения 24 спутников. Любой запланирован на 10 лет работы, по окончании его заменяют совершенно верно таким же

Наземный «сегмент» — это контролирующе-измерительные станции для мониторинга спутников. Они расположены на Гавайях, на Кваджалейне, на острове Вознесения, в Диего-Колорадо и Гарсия-Спрингс. Помимо этого, в совокупности трудятся три наземные антенны (остров Вознесения, Диего-Гарсия, Кваджалейн).

Всем этим заправляют на центральной станции, расположенной на авиабазе в Шривере, Колорадо (Schriever Air Force Base (formerly Falcon AFB) in Colorado). И самый главный персонаж GPS — ресивер, либо объект, что находится в центре внимания и которого, фактически, позиционируют.

До гениальности несложная мысль, лежащая в базе всей совокупности, содержится в том, что со спутников на объект излучаются радиосигналы, каковые в соединении с сигналами вторых спутников, образуют трёхмерную совокупность координат, в которой любой объект — статичный либо движущийся — обретает правильные координаты.

Помимо этого, учитывается время, пройденное импульсом с расчётом погрешностей, происходящих в ионосфере, и вычисляется скорость перемещения объекта. «Работа в связке» и стабильность совокупности таковы, что координаты фактически не нуждаются в корректировке.

Один из первых GPS-приемников — MANPACK GPS Receiver. С 1988 по 1993 год было произведено 1400 таких моделей для воинов

Существует масса преувеличений относительно того, что «возможно заметить из космоса». Спутники GPS лишь кажутся спутниками-шпионами. Само собой разумеется, нельзя исключать, что они и это могут, но большое «повышение» — до 3-5 метров.

Они просто не для этого предназначены. Они не приглядываются, а замеряют. А вот отличие между координатами одного объекта за минимальную единицу времени они «почувствуют» лучше любых «шпионов» — GPS точно зафиксирует миллиметр, сделанный влево либо вправо.

Мысль так несложна, что её реализацию «тормозила» лишь неразвитость космонавтики. Конечно, история GPS начинается в 60-х, когдаВМФ и ВВССША устремили собственные взоры в космос. К тому времени вовсю шла разработка новых навигационных приборов и систем, но все они были, как бы сообщили сейчас, «несовместимы» — не существовало единой совокупности позиционирования.

Само собой разумеется, дела шли радостнее, чем у первых полярников, каковые не могли совершенно верно сообщить, дошли они до полюса либо нет.

В первой половине 70-ых годов XX века была предпринята попытка создать единую совокупность. Базой новой совокупности должны были стать так именуемые «ядерные часы», каковые разрабатывались в рамках военно-морской программы TIMATION и являются эталоном времени. ВВС, со своей стороны, взяли на себя разработку Navstar Global Positioning System.

Первый спутник был запущен во второй половине 70-ых годов двадцатого века, а с 1989 года производится запуск спутников нового поколения. Первые одиннадцать спутников двигались совсем по второй орбите, если сравнивать с современными, и были предназначена чтобы апробировать совокупность и продемонстрировать действительность задачи.

Нужно подметить, что проект вёлся достаточно скоро и легко, и единственной неудачей стал спутник, запущенный в первой половине 80-ых годов XX века.

В середине 90-х DoD, наконец, смог официально заявить о том, что совокупность здорова. Оставалось осознать, кто её будет применять и на каких условиях. С одной стороны, GPS — информационное оружие, в особенности, в то время, когда соперников нет.

С другой, $12 миллиардов и фактически бесконечный перечень сфер применения — правительство просто не разрешило бы DoD?у сидеть «собакой на сене».

Во-первых, решили поделить «сервисы» для гражданских на две группы: обычный сервис (Standard Positioning Service) и сервис повышенной точности (Precise Positioning Service).

Стандартное — значит ненаправленное и дешёвое для целой группы пользователей позиционирование с точностью до 100 метров по горизонтали и 156 — по вертикали. Так называемый «селективный доступ» дозируется армейскими посредством устройств зашумления радионавигационного сигнала: несложнее говоря, глушат.

Учёный применяет GPS-приемник для изучения вулкана в Южной Америке

«Спецпозиционирование» проводится с точностью до 22 метров по горизонтали и 27 по вертикали. Гражданам дают так «позиционироваться» только в том случае, если информация не вредит заинтересованностям США плюс в ходе работы DoD, конечно, может, заниматься испытаниями и снова же временно глушить сигнал.

В это сложно поверить, что при всех этих мерах безопасности впредь до 2000 года все сведенья, предоставляемые организациям и гражданским лицам, содержали маленькую погрешность — метров эдак в 100, о которой, по понятным обстоятельствам, никто из клиентов не знал. По всей видимости, в то время, когда стало ясно, что США теряют монополию на GPS, суть в данной мере отпал.

Тут необходимо подчеркнуть, что применяя термин GPS в этом случае, мы разрешаем себе определённую вольность. Тут, само собой разумеется, речь заходит только об одной GPS — американской — называющиеся Navastar. Её контроль и эксплуатацию над ней ведёт только DoD. Известны как минимум ещё две большие GPS, каковые, быть может, имеют дело с иным числом наземных и орбитальных объектов.

Это русский GLONASS и GPS Космического агентства ЕС Галилей. Действительно, «Галилей» ещё не выведен на орбиту.

Само собой разумеется, самая ответственная сфера, которая взяла совсем новые возможности, благодаря GPS, — это транспорт. К примеру, со временем радионавигация разрешит сократить «самолётные» маршруты, уменьшить промежутки между рейсами. Подобные новшества ожидают и флот.

Причём, с учётом экономии горючего, это указывает миллиардную пользу.

GPS c каждым годом всё интенсивнее употребляется в геологии, геодезии, картографии и аэрофотосъёмке, гидрографии, планиметрии. В инженерии нет более нужного прибора, чем GPS-ресивер, что употребляется для координирования масштабных строительных объектов: мостов, автомобильных шоссе и так называемых протяжённых продуктопроводов. Слова звучат обыденно и по-цементному серо, но вот настоящий пример.

В Гонконге стоит (вернее, висит) самый долгий подвесной мост, по которому проходят металлическая дорогая и шоссе для машин. Его протяженность — более 4,5 тысяч футов (практически полтора километра). По плану архитекторов, мост может выдерживать большие нагрузки, причём были просчитаны большие расстояния, на каковые мост может прогибаться и раскачиваться.

Как мы знаем, что в случае если колебания в сторону моста превысят 15 футов (4,5 метра), то это деформирует металлические тросы, на которых мост держится, что неминуемо приведёт к трагедии.

Инженеры, каковые смотрят за мостом, установили на мосту 14 GPS-датчиков, каковые просчитывают правильное расположение моста в трёх измерениях. Датчики объединены оптоволоконным кабелем, и 10 раз в 60 секунд сведенья поступают на центральный компьютер.

Полученная информация соотносится с данными по скорости ветра, нагрузкой на мост в определённый период времени. Так, строители смогут выяснить конкретное место на мосту, где необходимо произвести ремонтные работы и отрегулировать трафик на мосту.

За мостом Тсунг Ма присматривают из космоса

Инженер Кай-Йен Вонг (Kai-yuen Wong) министерства транспорта Гонконга официально заявляет, что никакая вторая разработка не имела возможность совладать с этойзадачей.

Ещё один пример, в то время, когда датчики GPS смогут оказать помощь, — изучение водоворотов океанических течений, каковые, например, имеют отношение к климатическим трансформациям. Их диаметр время от времени достигает 100 миль, и отследить «жизнь» водоворота с мельчайшими трансформациями уровня воды, иными методами фактически нереально.

Исследовательский спутник Topex/Poseidon, что совместно «эксплуатируют» NASA и Французское Космическое Агентство, занимается изучением флуктуаций воды в местах водоворотов. Но на расстоянии 12 миль от суши полученные сведенья поступают с помехами.

Помимо этого, спутник может замечать место водоворота лишь один раз в 10 дней — таков период его обращения на орбите, но трансформации происходят чаще. Так, было нужно обратиться к GPS: на горах были установлены датчики, каковые отслеживают флуктуации в пределах нескольких сантиметров. Согласно точки зрения учёных, вовлечённых в данный проект, в случае если установить датчики на горных вершинах, высотных зданиях и холмах, то осуществлять контроль над уровнем воды в мировом океане будет значительно легче.

Ещё одна сфера, где переоценить значение GPS сложно, — сейсмология. Японский Географический Университет (Japan?s Geographical Survey Institute) осуществляет проект предупреждения землетрясения при помощи GPS датчиков, размещённых на расстоянии в 15 миль друг от друга в сейсмоопасной территории. на данный момент употребляется примерно 1000 датчиков-приёмников.

Любой распложен на высоте 15 футов и «контактирует» со спутником любой 30 секунд.

Датчик в Нагое

Сравнительно не так давно посредством данной совокупности были зафиксированы аномальные колебания недалеко от города Нагоя — четвёртом по количеству обитателей городе Японии. Ранее было зафиксировано, что земной пласт, на котором расположен город, смещается на запад в среднем на 3 см в год. С января 2001 года, лишь благодаря GPS, увидели, что город движется с той же скоростью, но уже в противоположном направлении.

По словам японского геодезиста Макото Мураками (Makoto Murakami), это указывает, что в ближайщее время в данной области вероятны сильнейшие землетрясения — повысилась активность земной коры. Кстати, благодаря GPS возможно прогнозировать и место землетрясения.

Сейчас несколько слов о том, какой прок от GPS простому смертному. Предполагается, что в персональный GPS-ресивер возможно будет закачивать карту любой местности и по ней перемещаться. Вещь незаменимая, в особенности в чужом городе.

Вторая GPS-возможность — применение в портативной совокупности визуализации MARS.

Сейчас самый простой GPS приёмник стоит $100, и преградой чтобы получить радиосигнал смогут стать горы, частые леса и другие плотные «помехи». Самый современный стоит $30 тысяч, и возможности его куда более впечатляющие. Просматривайте кроме этого о том, как верно выбрать GPS-ресивер.

А в целом, GPS на данный момент встраивают во всё, что лишь возможно — от телефона (тут особенно силён Benefon), плеера до бортового компьютера автомобиля. По России GPS идёт как-то вяло, а на западе позиционирование весьма популярно — опасаются потеряться?

Todd Humphreys: How to fool a GPS


Темы которые будут Вам интересны:

Читайте также: