В давние времена люди ориентировались на местности по звездам, по Солнцу или Луне. В четвертом столетии до н. э. китайцы подарили путешественникам чудесное изобретение – компас. Вооружившись еще и картой, можно было смело отправляться в путешествие без страха заблудиться в незнакомой местности. Современные путешественники для определения своего местонахождения в любом уголке Земли могут воспользоваться системой GPS. Группировка спутников GPSGlobal Positioning System – это совокупность спутников, оснащенных радиочастотными устройствами, запущенными по заказу военного ведомства – Управления Обороны США. Со временем военное ведомство позволило гражданским использовать систему, имевшую меньшую точность. Стоимость запуска системы составила приблизительно 12 млрд. долларов. Лишь часть информации о работе GPS является открытой, все самое интересное остается военной тайной США.

Принцип определения местонахождения при помощи навигатора GPS напоминает ориентировку в открытом море по маякам. Только в качестве маяков используются искусственные спутники Земли, запущенные на довольно высокие орбиты – приблизительно 20 тыс. км над Землей. Спутники GalileoДвижение этих спутников рассчитывают так, чтобы в любой момент времени можно было принимать сигналы как минимум 5 из них. Всего запущено 30 спутников-маяков, из них активно используют 24, а остальные выполняют вспомогательные функции. Спутники постоянно передают в эфир сигналы точного времени и личный уникальный номер.

Спутник – это очень дорогое и сложное электронное устройство размером в несколько метров и массой – 700-900 кг. Другая часть системы навигации – наземный терминал, который называют навигатором. Навигатор Garmin-Montana 650Он вмещает радиоприемник, настроенный на частоту передатчиков спутников и миниатюрный компьютер, который обрабатывает полученные сигналы и вычисляет свое местонахождение.

Система GPS определяет расстояние до спутников по времени распространения радиосигнала от спутника до приемника. Скорость распространения радиоволн очень велика – 300000 км/с, поэтому время измеряют при помощи атомных часов, точность которых достигает миллиардной части секунды. Спутник GPSЗная точные координаты спутников (каждый спутник передает их в специальном коде) и расстояние до них, компьютер терминала высчитывает свое местонахождение.

Для точного определения наземных координат и высоты над уровнем моря необходимо, чтобы терминал «видел» не менее четырех спутников. Вычисляя свое расположение, терминал для наглядности показывает его в виде точки на карте, которая находится в его памяти. Когда путешественник движется вместе с терминалом, навигатор также показывает движение точки по карте и одновременно рассчитывает скорость этого движения. Определение наземных координатТочность бытовых навигаторов составляет несколько десятков метров. Военные терминалы, благодаря использованию секретной части кода, который передают спутники, могут определять координаты с точностью до сантиметров. Для особенно точных измерений устанавливают еще и наземные передатчики, которые также содержат навигатор GPS и с его помощью определяют собственные координаты. Потом результат сравнивают с истинными координатами наземного передатчика, и информация об ошибке передается в эфир. Навигаторы, которые находятся в радиусе действия такого передатчика, могут уточнить свои расчеты. Американский спутник GPS NAVSTARКроме американской системы NAVSTAR GPS Европейский спутник Galileoсуществует европейская – Galileo Российский спутник Glonass-Mи российская — ГЛОНАСС. Последние пребывают на стадии разворачивания и их возможности значительно скромнее.

Сегодня GPS-навигаторы встраивают в ноутбуки, мобильные телефоны, охранные системы, наручные часы, ручные радиостанции, при помощи которых могут ориентироваться на местности Навигатор Garmin-Nuvi 3490альпинисты, спасатели, туристы. В ближайшем будущем ими оборудуют и фотокамеры, которые кроме даты и параметров снимка будут фиксировать место, где именно сделали фото. Навигаторы установят и на сельхозмашинах: современные тракторы и комбайны смогут без участия человека пахать поля и собирать урожай.

Видео на десерт – Запуск навигационного GPS-спутника ВВС США