Sistem de poziționare globală

De la Wikipedia, enciclopedia liberă
(Redirecționat de la Global Positioning System)
Salt la: Navigare, căutare
O imagine realizată de un artist grafic sugerând poziţionarea faţă de Terra a unuia din sateliții sistemului GPS

Sistemul de poziționare globală (engleză Global Positioning System; prescurtat GPS, care se citește gi-pi-es) este un sistem global de navigație prin satelit și unde radio. Sistemul GPS este o rețea de sateliți care orbitează în jurul Pământului în puncte fixe deasupra planetei, transmițând semnale tuturor receptorilor aflați la sol. Aceste semnale conțin un cod de timp și un punct de date geografice care permit utilizatorului să primească poziția exactă în care se află, viteza și ora din orice regiune de pe planetă. GPS funcționează în orice condiții meteorologice, oriunde în lume, 24 ore pe zi.

Principalul sistem de poziționare prin satelit de tip GPS este sistemul militar american numit "Navigational Satellite Timing and Ranging" (NAVSTAR). Acest sistem, inițiat și realizat de către Departamentul Apărării al Statelor Unite ale Americii (DOD), poate calcula poziția exactă = coordonatele geografice exacte ale unui obiect pe suprafața Pământului, cu condiția ca acesta să fie echipat cu dispozitivul necesar - un receptor GPS. NAVSTAR utilizează sistemul geodezic WGS84, la care se referă toate coordonatele geografice calculate de sistem.

În prezent, sistemul GPS-ul este utilizat în numeroase domenii, aviație și marină, găsirea rutelor pentru șoferi, crearea hărților, cercetare seismică, studii climatice, căutare de comori etc. Obiectul poate fi și o persoană, care poate astfel să se orienteze pe pământ, pe apă, în aer sau și în spațiu (în apropierea Pământului).

Istoric[modificare | modificare sursă]

Dispozitivul „Jones Live Map Meter”

Primul sistem GPS, „Jones Live Map”, a fost inventat de J.W. Jones, în 1909. Dispozitivul a fost primul sistem de ghidaj pentru automobiliști ce consta din mai multe discuri imprimate cu hărți care îi arăta șoferului direcția prin manevrarea unor cadrane speciale. Discurile acopereau 100 de mile de drumuri cunoscute, cartografiate de The Touring Club of America. La fiecare 100 de mile, discul trebuia schimbat. Până în 1919, sistemul inventat de Jones, acoperea peste 500 de rute din S.U.A., de la New York la Los Angeles. [1]

La începutul anilor '40, Marina Regală Britanică dezvoltă în timpul celui de-al Doilea Război Mondial, sistemele de radionavigație la sol, LORAN și Decca Navigator.

Ideea implementării GPS a venit odată cu lansarea navei spațiale sovietice Sputnik în 1957, care a fost proiectat inițial pentru aplicabilitate în domeniul militar în anii 1960, la începutul Războiului Rece. Doi fizicieni americani, William Guier și George Weiffenbach, de la Applied Physics Laboratory (APL), au decis să monitorizeze transmisiile radio ale satelitului Sputnik. Aceștia au realizat că, datorită efectului Doppler, puteau localiza punctul satelitului în orbită, precum și locul utilizatorului cunoscând-ul pe cel al satelitului.

Primul sistem de navigație prin satelit, Transit, folosit de Marina SUA, a fost testat cu succes în 1960. Alcătuit dintr-o constelație de cinci sateliți, putea furniza o poziționare ce se actualiza o dată pe oră.

Satelitul GPS NAVSTAR

Sistemul GPS NAVSTAR a fost lansat în 1974 de către Departamentul Apărării al Statelor Unite ale Americii.

Între 1978 și 1985, sistemul GPS s-a dezvoltat rapid pentru scopuri militare, cu un total de 11 sateliți de tipul Block I.[2]

Din 1983, utilizarea sistemului GPS se face și în scopuri civile, cu aplicabilitate în domeniul aviatic și cel naval.

În anul 1989 s-au lansat primii sateliți Block II,[3] iar în 1993, SUA a lansat pe orbită cel de-al 24-lea satelit Navstar, care a completat o rețea de 24 de sateliți, cunoscută acum sub denumirea de Sistem de Poziționare Globală, sau GPS. Un număr de 21 de sateliți erau activi în permanență, iar alți 3 erau de rezervă. Sistemul a devenit în totalitate operațional în anul 1995. În prezent, rețeaua GPS are aproximativ 30 de sateliți activi în rețeaua GPS.

Noile cerințe pentru sistemul existent au condus la eforturi de modernizare a sistemului GPS prin implementarea noii generații de sateliți GPS III[4] și următoarea generație a sistemului operațional de control Operational Control Segment (OCX)[5][6]

Funcționare[modificare | modificare sursă]

Principiul de funcționare al GPS-ului este folosirea câtorva sateliți din spațiu ca puncte de referință pentru localizarea la sol. Sateliții GPS înconjoară Pământul de două ori pe zi, pe orbite foarte precis determinate și transmit semnale către stațiile terestre.

Sistemul NAVSTAR dispune la ora actuală (2010) în total de 24 sateliți, care se afla la o înălțime de 20.183 km de suprafața Pământului. Printr-o măsurare foarte exactă a distanței în linie dreaptă dintre receptor și cel puțin 4 sateliți se poate determina poziția oricărui punct de pe Pământ (latitudine, longitudine, altitudine), aceasta numindu-se "poziția calculată" (position fix în engleză), în contrast cu "localizarea", termen dedicat poziției reale a receptorului. În mod normal pentru determinarea poziției în 3D a unui punct de pe suprafața terestră cu ajutorul poziției sateliților ar fi nevoie de doar trei distanțe (trei sateliți), deoarece metoda care se utilizează este cea a triangulației. Totuși la GPS este nevoie și de a patra distanță, pentru minimizarea erorilor de poziționare datorate ceasurilor din receptoare, care nu sunt suficient de exacte în comparație cu ceasurile atomice din sateliții utilizați. Distanța dintre satelit și receptor se calculează prin cronometrarea timpului de care are nevoie semnalul radio să ajungă de la satelit la receptor. Știind că semnalul radio se deplasează cu 300.000 km/s (viteza luminii), dacă cronometrăm timpul lui de propagare de la satelit la receptor putem să deducem distanța dintre aceștia. Fiecare satelit are semnalul propriu (Pseudo Random Code), astfel încât receptorul știe exact despre ce sateliți este vorba.

Recepționarea semnalelor emise de sateliți și calculul poziției se poate face în două moduri: modul absolut și modul diferențial.

  • Modul absolut folosește un singur receptor GPS, iar precizia de poziționare este de circa 10 – 15 m.
  • Modul diferențial presupune folosirea a două receptoare, dintre care unul are rolul de stație de bază, fiind instalat într-un punct fix cu coordonate cunoscute. Se măsoară diferența dintre coordonatele punctului cunoscut și cele rezultate pentru același punct din analiza semnalelor GPS. Aceste diferențele se folosesc pentru corectarea coordonatelor determinate cu un receptor mobil în alte puncte din zona respectivă. Acest mod de lucru este foarte precis (1 – 5 cm), dar distanța dintre receptorul mobil și stația de bază fixă nu are voie să depășească 30 km.

În general sistemul militar american NAVSTAR este foarte precis; totuși, pentru folosirea sa de către alte organizații sau state, de obicei numai pentru scopuri civile (navigație rutieră ș.a.), NAVSTAR pune la dispoziție doar o exactitate redusă. De asemenea, SUA își rezervă dreptul de a nu mai pune deloc la dispoziție sistemul, de exemplu în cazul unor conflicte militare ș.a.

Receptor[modificare | modificare sursă]

Software[modificare | modificare sursă]

Aplicații[modificare | modificare sursă]

Alte sisteme GPS[modificare | modificare sursă]

Pe lângă GPS, mai există și alte sisteme de navigare, complet operaționale sau în curs de implementare: sistemul rusesc GLONASS, sistemul Galileo al Uniunii Europene (planificat pentru lansare în anul 2016 și complet operațional în 2020), Indian Regional Navigation Satellite System, Beidou Navigation Satellite System din China (2020), Quasi-Zenith Satellite System din Japonia.

Referințe și note[modificare | modificare sursă]

  1. ^ Din istoria gadgeturilor. Primul GPS, inventat în 1909. Adrian Negrescu, 20 august 2015. gadgetreport.ro
  2. ^ Block I satellite information, tycho.usno.navy.mil-United States Naval Observatory (USNO)
  3. ^ Block II satellite information, tycho.usno.navy.mil United States Naval Observatory (USNO)
  4. ^ GPS Block III, globalsecurity.org
  5. ^ GPS III Operational Control Segment (OCX), globalsecurity.org
  6. ^ Sistemul de poziționare global (GPS) - scurt istoric. scientia.ro, 08 decembrie 201

Vezi și[modificare | modificare sursă]

Legături externe[modificare | modificare sursă]

Commons
Wikimedia Commons conține materiale multimedia legate de Global Positioning System