GPS (Global Positioning System) перекладається як "глобальна система позиціонування". Її існування і вільна доступність дозволяє будь-кому, має відповідне обладнання, з високою точністю визначати свої координати, висоту над рівнем моря і інші дані.
Технічно GPS являє собою систему з більш ніж двадцяти штучних супутників землі (для роботи системи необхідно 24, реально ж супутників більше для збільшення надійності), головною управляючою станції і станцій спостереження. Супутники безперервно передають дані на декількох частотах. Приймач GPS, отримавши ці дані і обчисливши час проходження сигналу від супутника може визначити свої координати, місцевий час і т.п. Безперервно (зазвичай один раз в секунду) оновлюючи ці дані, приймач в змозі визначити свою швидкість, напрямок руху та інші показники. Головна керуюча станція і станції спостереження необхідні, головним чином, для коригування орбіт супутників і для моніторингу їх стану. Система була створена і підтримується на замовлення Міністерства оборони США. На початку 90-х років систему було дозволено використовувати в цивільних цілях.
Послуги системи GPS розповсюджуються ніде в світі безкоштовно і все, що потрібно для її використання - відповідний приймач. В СРСР була створена система, подібна GPS, яка існує до цих пір - система ГЛОНАСС. Функціонально вона дуже схожа на американську систему, але на даний момент в ній бракує супутників (значить, система не працює по всьому світу), а цивільних приймачів немає у вільному продажу. Система GPS може використовуватися в самих різних областях - від туризму до геодезичних і кадастрових робіт. Зараз існує велика кількість недорогих GPS-приймачів.
Функції приймачів GPS
Отже, якщо ви тільки починаєте використання GPS, то швидше за все ви зупините свій вибір на одній з моделей початкового вибору.
Всі моделі GPS приймачів, починаючи з найдешевших, мають наступний набір базових можливостей:
- визначення прямокутних (x, y) і геодезичних координат (широта, довгота) координат точки стояння і висоти над рівнем моря.
- визначення сторін світу, дирекційного кута на точку і емуляція "компаса"
- підтримку декількох систем координат (datum) і можливості завдання користувальницької, що є необхідною умовою використання приймачів з вітчизняними картами;
- визначення поточної, середньої, максимальної швидкості;
- занесення в пам'ять приймача координат обраних точок (т.зв. waypoints);
- визначення напрямок руху;
- визначення відстані до обраної точки і орієнтовний час шляху, виходячи з поточної (або середньої за період) швидкості;
- запис в пам'ять пристрою пройденого маршруту з можливістю зворотного його прокрутки;
- індикація точного місцевого часу, часу заходів і сходів сонця;
- визначення пройденого шляху;
- інтерфейс до PC для завантаження waypoint`ов, маршрутів. Можливий моніторинг місця розташування прямо на екрані комп'ютера, але для цього може знадобитися або кишеньковий комп'ютер, або ноутбук.
Майже всі пристрої мають волого - пилозахищеного виконання, що неоціненно в польових умовах. Зазвичай, пристрої живляться від батарейок або акумуляторів, з можливістю живлення від бортової мережі автомобіля.
Більш "просунуті" приймачі мають можливість завантажувати в свою пам'ять електронні карти місцевості.
Обмеження і недоліки
- Система GPS належить Міністерству оборони США і її цивільний сегмент може бути відключений як повністю так і по регіонах при наявності загрози національній безпеці США, про що неодноразово офіційно заявлялося.
- У кожному керівництві до приймача GPS є попередження про те, що, використовуючи приймач для навігації, користувач повинен завжди бути готовий орієнтуватися без GPS, так що виробники знімають з себе відповідальність за будь-які наслідки відмов їх пристроїв і чи системи GPS.
- Паперові карти масштабу крупніше 1:50 000 (в одному см 500 м) є секретними.
Умови роботи і точність вимірювань
Відразу варто обмовитися, що розмова про точність вимірювання можна вести тільки в тих випадках, коли забезпечений стійкий прийом сигналів супутників. Так як принцип дії GPS заснований на прийомі сигналів з супутників, думаю, очевидно, що система не буде працювати під водою, під землею і в закритих приміщеннях. Зменшити точність можуть також затримки сигналу в верхніх шарах атмосфери, відображення сигналу від місцевих предметів і несприятлива геометрія розміщення видимих супутників. Погода і час доби не впливають на якість прийому сигналів.
Зауважу, що, маючи сигнал трьох супутників, приймач може визначити тільки широту і довготу, тобто двомірні координати. Приймаючи сигнали від більшого числа супутників, приймач вже може визначити і висоту, і швидкість, і напрямок руху. Чим більше супутників "бачить" приймач, тим точніше будуть дані вимірювань. GPS спроектована таким чином, що в будь-якій точці Земної поверхні можна приймати сигнал не менше ніж з чотирьох супутників.
Точність можна збільшити шляхом введення диференціальних поправок, що передаються або з геостаціонарних (які не змінюють своє положення відносно поверхні землі) супутників або за допомогою мережі радіомаяків DGPS. Останній спосіб застосовується головним чином на море. Більшість моделей GPS-приймачів підтримують підключення до них DGPS-приймачів для автоматичного уточнення вимірювань.
Резюме для тих, хто ще сумнівається
- GPS забезпечує високу точність вимірювань на місцевості (близько 15м).
- Використання GPS не вимагає ні абонентської плати, ні будь-яких інших виплат крім вартості самого GPS-приймача.
- GPS - ідеальний вибір для туристів, автопутещественніков і всіх, хто хоче в будь-який момент часу знати своє місце розташування.
- GPS-пристрої зараз настільки подешевшали, що стають масовими.