satelita kosmiczna
38

Skąd Oni wiedzą, gdzie jesteśmy – czyli podstawowe informacje o GPS

Moduły nawigacji stały się równie popularne jak jakakolwiek inna elektronika użytkowa. Dzięki nim możemy mieć ciągły dostęp do własnej lokalizacji i w szybki sposób znaleźć drogę powrotną do domu czy do poszukiwanego przez nas sklepu. Nigdy tak naprawdę nie wiadomo, kiedy ta możliwość nam się przyda. Na jakiej zasadzie działa GPS? Jakie są alternatywy dla niego?

Szwajcarska dokładność

System GPS wskazuje nasze położenie na podstawie czasu przebywania drogi przez sygnał z satelity do odbiornika i z powrotem. Jednak ze względu na przeciętna dokładność modułów w urządzeniach naziemnych komercyjnych, dokładne pomiary są możliwe z wykorzystaniem co najmniej czterech. Mniejsza liczba utrudnia sprzętowi wyliczenie naszego położenia. Różnice w dokładności wyników wynikają z zastosowanka zegarów atomowych w satelitach, zsynchronizowanych między sobą, znacznie bardziej precyzyjnych od tych w np. smartfonach. Dwadzieścia tysięcy kilometrów nad ziemią znajduje się łącznie 32 takich.

gps w smartfonie

Jeżeli tylko jest ich dostępnych więcej, wówczas możemy liczyć na bardziej precyzyjne wskazanie naszej lokalizacji. Każdy kolejny dostępny sygnał pozwala zawęzić teren, na którym się znajdujemy. Dzięki danym z kilku nadajników nasz telefon może już wskazać dokładnie, w jakim miejscu się znajdujemy.

Niezbędna mapa

Jednak nic nie zrobimy z samych danych. Do prawidłowego wyświetlenia nam lokalizacji niezbędna jest aplikacja, która przeniesie je na mapę. Wtedy program analizuje, w jaki sposób się poruszamy i po jakiej nawierzchni (drodze czy wodzie). Wówczas na podstawie tych wszystkich zgromadzonych informacji wskazuje nasze położenie na najbliższej, odpowiedniej drodze. Potem oczywiście wyznacza możliwie jak najbardziej efektywną trasę.

Militarna i cywilna wersja

GPS działa w dwóch standardach: militarnym PPS oraz cywilnym SPS. Pierwszy z nich wykorzystywany jest naturalne przez wojsko i cechuje się wyższą dokładność, która dla konsumencko dostępnej wersji wynosi ok. 15 metrów. Zanim Ministerstwo Obrony USA w 2000 roku zdecydowało się wyłączyć zakłócenia, liczba ta wynosiła aż 100 metrów. Co ciekawe, Stany Zjednoczone Ameryki postanowiły udostępnić cywilom swój system lokalizacji po tragicznym wypadku koreańskiego samolotu w 1983 roku, kiedy to zboczył z obranego kursu i został zestrzelony po dostaniu się na terytorium ówczesnego ZSRR.

Sam sygnał GPS zdecydowanie nie należy do najmocniejszych. Problemy z jego odebraniem mogą pojawić się nawet wtedy, kiedy będziemy w budynku czy w tunelu. Jeżeli chcielibyście zwiększyć dokładność lokalizowania, warto sprawdzić DGPS. Wykorzystuje ona dodatkowo stację bazową w ściśle określonym miejscu. Wyznacza ona na bieżąco wszelkie błędy w pomiarze, które nasze urządzenie może skorelować i pokazać nasze położenie z dokładnością do nawet kilku centymetrów. Rozwiązanie to stosowane jest przez m.in. rolnictwo precyzyjne czy w geodezji.

Liczne alternatywy

Na rynku znajdziemy już wiele konkurencyjnych dla GPS systemów. Możemy zacząć od Glonass, który jest zarządzany przez Wojska Kosmiczne Federacji Rosyjskiej. System o ogólnoświatowym zasięgu bazuje on na różnych częstotliwościach nadawanego sygnału. Opiera się na 31 satelitach, działa od 1976, a użytkownicy cywilni mogą lokalizować siebie z dokładnością do 30 metrów

Skoro USA i Rosja mają systemy, Chiny nie mogły być gorszy. Beidou to jednak na chwilę obecną jeszcze rozwijająca się platforma. Docelowo ma składać się z 20 nadajników i pokazywać lokalizację z dokładnością do 10 metrów, z których obecnie jedynie kilka już działa. Docelowo rozwiązanie z Państwa Środka ma działać na całym globie już w 2020 roku.

mapa gps - grafika

Na koniec została europejska odpowiedź na to, czyli Galileo. Uruchomiony w zeszłym roku ma do 2020 roku oferować już 30 nadajników, zarówno operacyjnych, jak i zapasowych, oraz o czym warto pamiętać, będzie to rozwiązanie jedynie cywilne. W dodatku będzie dostępne w wersji darmowej i płatnej. W przypadku tej pierwszej błąd pomiarowy będzie wynosił ok. 1 metr, podczas gdy dla drugiej zaledwie 10 cm. Oczywiście jego zasięg ma obejmować każde miejsce na Ziemi, a użytkownicy będą informowani o dokładności pomiaru.

Wyobrażasz sobie życie bez GPS?

Naukowcy z University College London przeprowadzili ciekawy eksperyment. W badaniu wzięły udział 24 osoby, a ich zadaniem była przejażdżka po Londynie w symulatorze samochodowym, raz z nawigacją, drugi już bez niej. Oczywiście cały czas monitorowano aktywność ich mózgów. Największą różnicę ujrzano w momencie, w którym kierowca skręcał w nową ulicę – dla osób bez GPS czynność ta przekładała się na wzmożone działanie hipokampu oraz kory czołowej. W przypadku ludzi z systemem lokalizacji sytuacja taka nie miała miejsce. Na kolejne, dokładniejsze badania na ten temat przyjdzie nam pewnie trochę poczekać.

samochód i mapa Ameryki Południowej

Systemy lokalizacyjne znacząco ułatwiają nam funkcjonowanie w dzisiejszym, ciągle się zmieniającym i zatłoczonym świecie. Umożliwiają szybkie odnajdowanie drogi do interesujących miejsc czy pozwalają się zorientować, gdzie właśnie trafiliśmy. Z pewnością możemy się cieszyć, że liczba dostępnych systemów lokalizowania wzrośnie. Jestem jednak ciekaw, jak dużo firm jest zainteresowanych danymi o naszym położeniu, aby dzięki nim polecić nam jak najbardziej spersonalizowane reklamy…

źródło: Finder, IKOL, Ksturow; Defence News; zdrowie-pap