Области применения GPS

Итак. В прошлой статье мы в общих чертах рассказали вам о том, что же представляет из себя Глобальная Навигационная Система GPS. В этой чуть подробнее остановимся на области ее применения и проблемах, возникающих в процессе эксплуатации.

Важнейшей областью применения является, разумеется, глобальная навигация. Где бы вы ни были - имея небольшой приемник, который сейчас стоит не очень большие деньги, вы легко определите свои координаты. Это одинаково полезно как для различных экспедиций, которые уже не смогут заблудиться, так и для обычного шофера ,попавшего в незнакомый город.

И если поначалу GPS выдавал вам лишь ваши географические координаты (что обычному обывателю чаще всего было не понятно), то сейчас появились очень продвинутые системы. В них существует либо мировая, либо карта конкретного региона, в котором человек находится, и особая программа легко вычислит ваше местоположение на этой карте, а так же проведет наиболее короткий (или удобный) маршрут до заданной точки. Это, кстати, сильно радует экологов, которые подсчитали и с удивлением заявили - оказывается GPS-навигаторы защищают окружающую среду!!! Ведь водители, используя электронного помощника не плутают, проезжают меньшие расстояния и сжигают меньше бензина. Как следствие - экономия топлива и меньше вредных веществ в атмосфере.

По достоинству оценили систему и военные, для которых доступна точность на порядок выше гражданского населения. Однако именно они же очень ревностно берегут свое детище от посягательств всего мира и побаиваются раскрывать все секреты GPS. Однако процесс идет и со временем им приходится это делать. Тем более, что тут есть несомненный плюс - полмира от них зависят.

Уже после создания орбитальной группировки и начала коммерческой эксплуатации Системы Глобальной Навигации вскрылась еще одна область ее применения - точное время. Ведь в спутниках установлены дорогие атомные часы, дающие крайне малую погрешность, да и их ход постоянно контролируется наблюдателями с земли. В некоторых устройствах - скажем в обычном будильнике ставить атомные часы нецелесообразно (точнее очень уж дорого), а вот GPS-приемник - вполне реальная и куда более дешевая альтернатива.

Но если домашние часы - это больше баловство (ну согласитесь, в нашей жизни нам в общем не нужна такая точность времени, которую может обеспечить это устройство), то в некоторых системах - жизненная необходимость. К примеру, стандарт сотовой связи CDMA предусматривает, что на всех базовых станциях и коммутаторе должно идти одно и то же время с минимальной погрешностью. Не будем вдаваться в тонкости работы сети, просто отметим, что как только любая из базовых станций потеряет связь со спутниками, она может проработать не более 12-ти часов. Далее внутренняя ошибка по времени, которая накопится, исключает ее дальнейшую работу. Ставить же атомные часы даже в коммутатор (что уж говорить про базовые станции) так же экономически нецелесообразно - проще недорогой GPS-приемник.

Но не все так просто. Как и при любом переходе от теории к практике, всегда появятся некие ошибки и искажения, которые будут мешать работе всей системы. Итак, в GPS можно выделить три вида ошибок:

• Ошибки передачи. Несмотря на то, что на спутниках стоят высокоточные атомные часы, даже они имеют погрешность. А ведь не будем забывать о каких величинах мы говорим - погрешность на три наносекунды ведет к искажению сигнала и погрешность в определении расстояния. Три наносекунды - 1 метр. Кроме того, все равно невозможно держать спутники на своих орбитах с точностью до миллиметра - возникают некие погрешности из-за неточности их полета.
• Ошибки распространения. Что бы попасть из космоса на GPS-приемник сигналу необходимо пройти атмосферу Земли, в частности ионосферу и тропосферу. А они снижают скорость распространения сигнала и как следствие - Наблюдается погрешность в главной формуле расстояние - это скорость света (которая уже не скорость света, а меньше) на время прихода. Устранить эти погрешности математическими вычислениями так же не всегда удается.
• Ошибки приема. Понятно, что пользователи навигаторов редко живут в чистом поле. Чаще в городах, где огромное число металлоконструкций, где сигнал может быть многократно отражен от домов. Приглушен различными помехами, рассеян при прохождении различных препятствий. Не говоря уж о погрешностях самого приемника, который стоит копейки, относительно того же спутника, но и качество имеет соответствующее. И если ошибки передатчика и прохождения сигнала еще подчиняются общим законам и их можно минимизировать математически, то угадать что там будет на Земле, когда сигнал доберется до приемника - задача почти не реальная.

И все же, несмотря на все это GPS демонстрирует очень хорошую точность определения своих координат, а потому пользуется в мире огромным спросом. В следующей статье мы немного коснемся основных конкурентов Глобальной Навигационной Системы, а так же покажем ее преимущества.