GPS

GPS arba Global Positioning System - tai tokia palydovinė sistema, kur dirbtiniai Žemės palydovai, skraidydami aplinkui planetą, radijo bangomis siunčia signalus, kurie nurodo jų pačių koordinates ir skridimo greitį. Sistema naudojama buvimo vietai nustatyti.

Vienas įdomus dalykas: GPS ryšys yra visiškai pasyvus - tai reiškia, kad GPS įrenginiui nereikia siųsti jokių signalų į aplinką - pakanka tik to, kad jis pats galėtų priimti signalus, kaip toks specializuotas radijo imtuvas.

GPS veikimo principas yra paprastas: palydovai siunčia signalus, kuriuose yra nurodoma jų buvimo vieta ir labai tikslus laikas. GPS įrenginys gauna signalą iš kokių 4 palydovų vienu metu, palygina jų atsiųstus laikus ir pagal mikroskopinius tų laikų skirtumus (atsirandančius dėl to, kad šviesos greitis yra ribotas), sugeba paskaičiuoti savo buvimo vietą.

Taip skaičiuojant, kai šviesos greitis yra 299792458 metrai per sekundę, tai reikš, kad 1 mikrosekundės skirtumas tarp signalų reiškia nepilnų 300 metrų skirtumą. Kadangi įrenginiai gali palyginti laiko tarpus, kurių trukmė yra apie nanosekundė, tai atstumas realiai gali būti išmatuojamas vos keliasdešimt centimetrų tikslumu. Aišku, kad per daug tikslaus matavimo nebūtų, kariškiai pareguliuoja tuos GPS siųstuvus taip, kad civiliams jų siunčiami laiko ir vietos signalai turėtų random paklaidas, dėl kurių praktinis tikslumas paprastai siekia kokius 10-20 metrų.

Vietos nustatymo esmė GPS prietaise yra elementari:

• Tarkim, yra taškas A, kuriame yra 1 palydovas, taškas B, kuriame yra GPS įrenginys ir taškas C, kuriame yra 2 palydovas.
• Abu palydovai pasiunčia radijo bangomis signalus apie savo buvimo vietą ir tikslų laiką, kuris visuose palydovuose absoliučiai vienodas
• Jei taškas B bus lygiai per vidurį tarp taško A ir taško C, tai GPS įrenginys gaus vienodus signalus apie laiką ir paskaičiuos, kad jis yra lygiai per vidurį tarp taško A ir taško C
• Jei taškas B bus arčiau kažkurio taško, tai GPS įrenginys gaus nevienodus signalus ir pagal tai paskaičiuos, kad, pvz., jei yra 1 mikrosekundės skirtumas, tai jis yra per 300 metrų arčiau vieno iš taškų
• Kai yra daugiau kaip du palydovai, tai GPS prietaisas gali nustatyti ir vietą dvimačiame paviršiuje, o kai yra 4 palydovai - tai gali nustatyti netgi ir pakilimo aukštį

Praktikoje paprastai naudojami 4 palydovai, kurių signalai lyginami.

Kad sistema veiktų stabiliai, yra numatyti 24 palydovai, dabar (kokiais tai 2026) aplink Žemės planetą sukasi 31 GPS palydovas.