2013-03-11
W ostatnim stuleciu świat znacząco poszedł do przodu. Każdy, kto śledzi to co dzieje się w świcie nowoczesnej technologii przyzna mi rację. Czasami jednak powstają wynalazki, których wkład w nasze życie jest ogromny i trudno porównywalny z czymkolwiek, co już istnieje.

Tak jest bez wątpienia z GPS-Navstar, który początkowo był tylko i wyłącznie użytkowany w wojsku amerykańskim. Później jednak okazało się, że także cywile mogą skorzystać bardzo wiele na tym systemie.

Amerykańska technologia obecnie dominuje na rynku tego typu systemów. Jednak konkurencja zaczyna sobie coraz śmielej poczynać. Mowa tutaj przede wszystkim o chińskim systemie Beidou, rosyjskim GLONASS oraz Galileo będącego owocem pracy europejskich naukowców. Zanim jednak zaczniemy poszukiwać alternatywy, warto gruntownie zapoznać się z tym co już istnieje, czyli amerykańską technologią, aby w przyszłości móc łatwiej poszczególne systemy ze sobą porównać.

W tym artykule chciałbym skupić się na poszczególnych elementach składowych amerykańskiej nawigacji satelitarnej, które zwiemy segmentami. Warto pamiętać, iż nie tylko nawigacja GPS, ale także inne pokrewne systemy pozwalające na nawigację satelitarną posiadają trójdzielną budowę:

 

• Segment (moduł) kosmiczny
• Segment (moduł) użytkownika
• Segment (moduł) kontrolny

Moduł kosmiczny

Jest tworzony przez orbitujące satelity na wysokości nieco ponad 20 tyś. kilometrów. Obecnie system GPS dysponuje około 30 satelitami. Dlaczego taka ilość? Mianowicie, aby możliwe był sprawne oraz efektywne działanie, co w praktyce oznacza nawigowanie w każdym miejscu na Ziemi, należy dysponować 24 satelitami. Taka ilość jest optymalna, aby możliwa była lokalizacja w trzech wymiarach przestrzennych oraz jednym czasowym. Innymi słowy, aby istniała możliwość określenia długości, szerokości oraz wysokości, a także aktualnego czasu. Dlaczego jednak jest więcej satelitów na orbicie? Otóż po pierwsze nie wszystkie działają, gdyż albo uległy awarii, albo są w fazie testów, a po drugie ich większa ilość, to większa precyzja.

Jakie jednak zadanie stoi przed tym modułem? Mianowicie jego podstawowym celem jest permanentne nadawanie sygnału radiowego, na ściśle określonych częstotliwościach, które są wykorzystywane przez odbiorniki do nawigacji.

Segment użytkowy

To mówiąc prostym językiem odbiorniki GPS o różnym zastosowaniu oraz budowie. Obecnie dokonuje się wielu klasyfikacji, które mają za zadanie wyodrębnić określone grupy tego typu urządzeń. Zwykle jednak podstawowym kryterium jest tutaj zastosowanie, a dokładnie jego podział na obszar cywilny oraz wojskowy.

Kupując urządzenie do nawigacji często spotykamy się z takim parametrem, jak ilość kanałów. Co to oznacza? Otóż jak już wspomniałem, satelitów na orbicie jest obecnie prawie 30. Nie trudno się domyślić, iż w jednym czasie urządzenie ma kontakt z dużą liczbą satelitów. Z jaką maksymalnie może mieć kontakt w tym samym przedziale czasowym informuje nas właśnie ilość kanałów.

Warto jeszcze w tym kontekście wspomnieć o sygnale satelitarnym, a dokładniej do czego konkretnie jest on wykorzystywany przez odbiornik. Odpowiedź na to pytanie jest stosunkowo prosta. Jak wiemy z lekcji fizyki, szybkość rozchodzenia się fali elektromagnetycznej w próżni jest stała. W innych ośrodkach ma różne wartości, które w wielu przypadkach jesteśmy w stanie określić. Dlatego też możemy stwierdzić, iż znamy prędkość fal radiowych emitowanych przez satelity. Jeżeli dodatkowo wiemy, kiedy sygnał został nadany, to w prosty sposób możemy obliczyć położenie satelity, a w konsekwencji również i naszą lokalizację.

Moduł kontrolny

Spełnia bardzo ważną rolę, a mianowicie sprawuje nadzór nad całym systemem GPS. W praktyce sprowadza się to do monitorowania trajektorii lotu satelitów, podejmowania decyzji o ich naprawie, albo wymianie, a także do wysyłania tak zwanych depesz nawigacyjnych, które zawierają poprawki jonosferyczne (informacje, jakie nastąpią opóźnienia sygnału radiowego przy przejściu przez poszczególne warstw atmosferyczne).

Więcej informacji znajdziesz na Technologiagps.org.pl

Nadesłał: krystian1207