GPS

Global Positioning System (GPS)
Typ	Globální navigační satelitní systém (GNSS)
Klíčové komponenty	Vesmírný segment (satelity), řídicí segment (pozemní stanice), uživatelský segment (přijímače)
Využití	Navigace (automobilová, letecká, námořní, pěší), geodézie, zemědělství, vojenství, telekomunikace, záchranné služby
Výhody	Globální pokrytí, vysoká přesnost, dostupnost 24/7, pasivní příjem (zdarma pro uživatele)
Nevýhody	Citlivost na rušení, nepřesnost v zástavbě (urban canyon) nebo pod stromy, závislost na funkčnosti satelitů

Rozbalit box

Obsah boxu

GPS je zkratka pro Global Positioning System (Globální polohový systém), což je globální navigační systém založený na soustavě navigačních satelitů, které obíhají Zemi. Tento systém umožňuje komukoli s vhodným přijímačem určit svou přesnou geografickou polohu (zeměpisnou šířku, délku a výšku), rychlost a čas kdekoli na Zemi, za jakéhokoli počasí a kdykoli během dne či noci, a to s vysokou přesností. GPS je původně americký vojenský systém, který byl později zpřístupněn pro civilní použití a stal se klíčovou součástí moderního života.

Historie a vývoj

Vývoj GPS je úzce spojen s potřebami americké armády a studenou válkou.

Počátky (1960. léta): Předchůdci GPS byly vojenské navigační systémy jako Transit, které používaly efekt Dopplerova jevu k určení polohy ponorek.
Zahájení projektu NAVSTAR GPS (1973): Americké ministerstvo obrany zahájilo vývoj systému, který měl být přesnější a dostupnější než stávající.
Vypuštění prvního satelitu (1978): První satelit bloku I byl vypuštěn jako testovací platforma.
Sestřelení letu KAL 007 (1983): Sovětská stíhačka sestřelila civilní letoun Korean Air Flight 007, který se odchýlil od kurzu. V reakci na tuto tragédii prezident Ronald Reagan oznámil, že GPS bude po dokončení zpřístupněno pro civilní použití.
Plná operační způsobilost (1995): Systém GPS dosáhl plné operační způsobilosti.
Zrušení selektivní dostupnosti (2000): Původně byla pro civilní uživatele uměle snížena přesnost (tzv. "selektivní dostupnost"). Prezident Bill Clinton ji v roce 2000 zrušil, což výrazně zlepšilo přesnost pro civilní aplikace.
Modernizace: Systém prochází neustálými modernizacemi (např. GPS III), které zvyšují přesnost, odolnost proti rušení a interoperabilitu s dalšími GNSS systémy.

Princip fungování

Fungování GPS je založeno na principu trilaterace a přesného měření času. Systém se skládá ze tří hlavních segmentů:

Vesmírný segment: Tvoří ho síť minimálně 31 satelitů (původně 24 + náhradní) na šesti různých oběžných drahách ve výšce přibližně 20 200 km. Každý satelit vysílá rádiové signály obsahující informace o své přesné poloze a čas, kdy byl signál odeslán.
Řídicí segment: Síť pozemních stanic po celém světě, které monitorují satelity, sledují jejich dráhy, synchronizují jejich hodiny a nahrávají aktualizované údaje o dráze (tzv. efemeridy) zpět do satelitů.
Uživatelský segment: Tvoří ho GPS přijímače (např. v chytrých telefonech, navigacích, letadlech, autech), které přijímají signály z několika satelitů. Pro určení 2D polohy jsou potřeba signály ze 3 satelitů, pro 3D polohu (včetně výšky) ze 4 satelitů. Přijímač měří čas, který signálu trvalo, než dorazil ze satelitu, a z toho vypočítá vzdálenost k jednotlivým satelitům. Na základě těchto vzdáleností a známých poloh satelitů pak vypočítá svou vlastní polohu.

Využití

GPS se stalo univerzálním nástrojem s aplikacemi v mnoha oblastech:

Navigace: V automobilech, letadlech, lodích, chytrých telefonech a pro pěší turistiku.
Geodézie a mapování: Přesné zaměřování bodů na Zemi, tvorba map, sledování pohybů zemské kůry.
Zemědělství: Přesné zemědělství (precision farming) pro optimalizaci postřiku, setí a sklizně.
Vojenství: Navigace vojsk, navádění precizních zbraní, průzkum, řízení logistiky.
Telekomunikace: Přesná synchronizace času pro mobilní sítě a další infrastrukturu.
Záchranné služby: Lokalizace volajících tísňové linky, navigace záchranářů, sledování vozidel.
Sport a rekreace: Sledování aktivit (běh, cyklistika), geocaching.

Další GNSS systémy

Kromě GPS existují i další globální navigační satelitní systémy (GNSS), které zvyšují spolehlivost a přesnost navigace:

GLONASS: Ruský systém, aktivní od roku 1995.
Galileo: Evropský systém, který je ve fázi plného rozvoje.
BeiDou (BDS): Čínský systém, který dosáhl globálního pokrytí v roce 2020.
QZSS: Japonský regionální systém, který doplňuje GPS v asijsko-pacifické oblasti.

Pro laiky

Představte si, že máte na obloze spoustu malých "létajících majáků" (satelitů), které neustále vysílají signál a říkají: "Tady jsem, a teď je přesně tolik a tolik hodin." Váš telefon nebo navigace v autě tyhle signály poslouchá. Když zachytí signály od alespoň čtyř takových "majáků", dokáže si spočítat, jak daleko je od každého z nich. A když víte, jak daleko jste od několika pevných bodů, dokážete přesně určit, kde na světě se nacházíte. Je to jako hrát na schovávanou, kdy se schováte a vaši kamarádi z různých míst vám řeknou, jak daleko od nich jste, a vy si z toho spočítáte, kde přesně jste. GPS je ten "počítací kamarád", který vám řekne vaši přesnou polohu kdekoli na Zemi.

Externí odkazy