Система GPS (Global Positioning System — глобальная система позиционирования) – глобальная навигационная спутниковая система. Разработана и эксплуатируется Министерством обороны США. Глобальная система позиционирования работает в любых метеорологических условиях, в любой точке мира, 24 часа в сутки.
Идея создания спутниковой навигации родилась в 1950-е годы. В тот момент, когда в СССР был запущен первый искусственный спутник Земли, американские ученые во главе с Ричардом Кершнером наблюдали сигнал, исходящий от советского спутника и обнаружили, что благодаря эффекту Доплера частота принимаемого сигнала увеличивается при приближении спутника и уменьшается при его отдалении. Суть открытия заключалась в том, что если точно знать свои координаты на Земле, то становится возможным измерить положение и скорость спутника, и наоборот, точно зная положение спутника, можно определить собственную скорость и координаты.
Реализована эта идея была через 20 лет. В 1973 году была инициирована программа DNSS, позже переименованная в Navstar-GPS и затем в GPS. Первоначально GPS разрабатывалась для военных целей, но в 1980-х годах система стала доступной для гражданского использования. Первый спутник программы вывели в свободный полет в 1974 году. Последний передатчик был отправлен в 1993 году.
Орбитальная группировка системы включает 24 навигационных спутника, расположенных в шести орбитальных плоскостях по четыре спутника в плоскости. Высота орбиты 20180 километров, наклонение 55 градусов. Возможно увеличение количества спутников в каждой плоскости до шести. В настоящее время в составе орбитальной группировки GPS находится 30 навигационных спутников в штатном использовании.
Слежение за орбитальной группировкой осуществляется с помощью сети наземных станций, расположенных по всему миру, которые посылают информацию в главный центр управления, расположенный на авиабазе ВВС США Schriever (штат Колорадо).
Спутники системы двигаются по точной орбите с периодом обращения 12 часов и передают информацию на землю. Приемники GPS принимают эту информацию и, используя триангуляцию (разбивку на треугольники), вычисляют точное местоположение пользователя. По существу, приемник GPS сравнивает время, переданное спутником со временем, когда это время было отправлено. Разница во времени говорит приемнику о том, как далеко находится спутник. Измерив такое расстояние еще до нескольких спутников, приемник может определить положение пользователя.
Приемник должен быть привязан к сигналам, по крайней мере, трех спутников для определения двух координат (широта и долгота). Имея четыре или больше спутников в поле зрения, приемник может определить три координаты пользователя (широта, долгота и высота). Как только положение пользователя будет определено, система может вычислить другую информацию (пройденное расстояние, расстояние до точки назначения и т.д.)
Система GPS последовательно базировалась и базируется на постоянно совершенствуемых навигационных космических аппаратах (НКА) Блок-I, Блок-II, Блок-IIА. В состав бортового оборудования спутника входят следующие подсистемы: синтезатор частот, блоки формирования и передатчики навигационных сигналов, средства синхронизации и временного обеспечения или бортовые "часы", бортовое вычислительное устройство в составе основной и двух резервных ЭВМ, подсистемы ориентации в процессе наведения и на орбите, телеметрии, приема команд и ретрансляции сигналов наземного комплекса управления, терморегулирования и электропитания. Антенная система в линии передачи данных использует конические и спирально-конические антенны. Для передачи навигационных сигналов используются фазированные антенные решетки из спиральных излучающих элементов.
Сегодня GPS широко используются в повседневной жизни. GPS-приемники продают во многих магазинах электроники, их встраивают в мобильные телефоны, смартфоны. Потребителям также предлагаются различные устройства и программные продукты, позволяющие видеть свое местонахождение на электронной карте; имеющие возможность прокладывать маршруты с учетом дорожных знаков, разрешенных поворотов и даже пробок; искать на карте конкретные дома и улицы.
Также сферами применения GPS являются геодезия, картография, спутниковый мониторинг транспорта, тектоника и др.
Материал подготовлен на основе информации РИА Новости и открытых источников
