Історія

 

Ідея створення супутникового навігації народилася ще 50-ті роки. У той час, коли СРСР запустили перший штучний супутник Землі, американські вчені на чолі з РічардомКершнером, спостерігали сигнал, який з радянського супутника і виявили, завдяки ефекту Доплера частота прийнятого сигналу збільшується з наближенням супутника і зменшується за його віддаленні. Суть відкриття крилася у цьому, що й точно знати свої координати Землі, стає можливим виміряти ситуацію і швидкість супутника, і навпаки, точно знаючи становище супутника, можна визначити власну швидкість і координати. Реалізовано ця ідея була через 20 років. Датою народження технології, без сьогодні вже важко уявити сучасний світ, вважається лютий 1978 року - дата, коли було виведений на орбіту перший супутник котра поклала початок з того що зараз називається GPS, а повну потужність система запрацювала у грудні 1993 року. Кожен супутник важить більш 900 кг і розплющеними сонячними батареями має розмір майже п'ять метрів, потужність радіопередавача становить 50 ватів. Середній термін їхньої служби кожного супутника системи приблизно 10 років, і в міру того як супутник виробляє власний ресурс, зміну йому на орбіту виводиться новий супутник. У основу роботи всієї системи покладено ідею визначення координат місцеположення об'єктів землі, з урахуванням розрахунку відстаней до супутникових угруповань у космосі вимірюваних системою, у своїй супутники виконують роль точно координованих точок відліку. Відстань розраховується за звичайній формулі, відомої з курсу математики початковій школи, відстань є швидкість, помножена тимчасово, швидкість тому випадку дорівнює швидкості поширення радіохвиль 300000 км/с, і для точності знати час, коли цей сигнал відправили зі супутника, можна розрахувати відстань перед ним. Для визначення місцезнаходження об'єкта горизонтальної площині досить розрахунку заснованого прийомі сигналів із трьох супутників системи. А, аби зрозуміти, як, потрібно небагато просторового мислення, скажімо, відстань від однієї супутника відомо, і ми можемо описати сферу заданого радіуса навколо неї, коли стає водночас відомим відстань і по другого супутника, то обумовлений місце розташування буде розміщено разів у колі, який задається перетином двох сфер, а третій супутник визначає дві крапки над окружності, залишається розрахувати яка їх, це і є дані місце розташування? Один із точок може бути відкинута, оскільки він має високий швидкість переміщення, або перебуває під поверхнею Землі. Отже, знаючи відстань до трьох супутників, можна визначити координати обумовленою точки. Узгодження часу, у якому працює передавач супутника і часу, яким працює приймач землі в усій цій ланцюга розрахунків, мабуть, найскладніше завдання, оскільки йдеться про швидкості світла (300000 км/с), сигнал я з висот 20 тисячі кілометрів до землі доходить за мізерно короткий час, однакову приблизно 0.06 секунди! При таких малих інтервалах часу розсинхронізація шкал часу системи навіть у 0.01 секунду, викликає похибку вимірювання координат на величини, обчислювані тисячами кілометрів. Проблема було вирішено шляхом відносної прив'язки часу приймачів вчасно супутників. На борту кожного супутника встановлено атомні годинник. Це дуже точний прилад, точність ходу якого складають близько однієїнаносекунди. Причому кожному супутнику встановлено не одні такого годинника, а кілька, це у тому, щоб вже напевне гарантувати правильність відліку часу. Важливий момент як «наш» приймач розуміє, де знаходиться супутник, стосовно Землі? Усе відносне просто, в сигналі, переданій супутником міститься інформацію про параметрах орбіти, де його перебуває, й інформація про інших супутниках системи, умовно кажучи, супутник передає інформацію у тому, що супутник такий то, перебуваю там, повідомлення було лише послано у таку- той час, це, звичайно дуже спрощено, але суть приблизно така. GPS-приймач, одержуючи це повідомлення, запам'ятовує передану супутником інформацію задля її подальшого використання. І ця інформація використовується для установки чи корекції годин приймача. З іншого боку, існує спосіб, завдяки якому вона є можливість, щоб точність ходу годин, якими працює приймач, була настільки точної як і годиннику супутників, суть у цьому, щоб виміряти дальність ще до його одного супутника, і якщо три виміру дозволяють визначити місце розташування у просторі, то чотири дозволять виключити відносне усунення шкали часу приймача. Власне кажучи, сам приймач є вузькоспеціалізований міні комп'ютер здатний як визначати місце, а й обраховувати швидкість руху. Може показувати напрямок руху й розраховувати час необхідне досягнення конкретного пункту призначення, час сходу і занепаду, і багато іншого, це вже скоріше питання програмного забезпечення, ніж можливостей самої системи.