Piatok 25. september 2020

extra plus

Jún 2011

Aktuálne číslo

Foto: archívFoto: archív

Navigácia z orbity

GPS pôvodne používala len americká armáda a NATO

Boris Mihálik

Zo satelitného navigačného systému, vyvinutého pôvodne pre potreby amerického ministerstva obrany, sa po rokoch stal voľne dostupný produkt pre širokú verejnosť.

Americkí vedci sa pri plnení požiadavky americkej armády - nájsť spôsob, ako presne zamerať každý objekt na zemeguli - údajne inšpirovali sovietskou umelou družicou Sputnik. Vý­sledkom ich práce je Global Positioning System - GPS.

Podľa zákonov geometrie
Prvé družicové systémy začali vznikať v 60. rokoch 20. storočia. Onedlho po USA prišiel so svojím variantom navigácie aj Sovietsky zväz. Prvé družicové navigačné systémy boli dvojrozmerné a nimi získané údaje sa značne odchyľovali od skutočnosti. Presnejšia trojrozmerná navigácia sa objavila v roku 1978 - vo februári bola na obežnú dráhu vypustená prvá družica nového systému NAVSTAR.

Tento dodnes využívaný systém pozostáva z 24 satelitov a z po­zemných pozorovacích staníc spojených do jednej siete. Družice sú rozmiestnené na šiestich obežných dráhach Zeme vo výške 20 200 kilometrov. Súčasťou každej z nich je prijímacia a vysielacia anténa, akumulátory so solárnymi panelmi, atómové hodiny a navigačné prístroje. Satelit váži približne 900 kilogramov, meria päť metrov a jeho hodnota je 50 miliónov dolárov. Jeho životnosť zvyčajne nepresahuje desať rokov. Spustenie projektu NAVSTAR vyšlo investorov na 12 miliárd dolárov.

Za správny chod tohto jednotného celosvetového navigačného systému zodpovedá riadiaca zložka. Okrem hlavnej riadiacej stanice sú jej súčasťou štyri monitorovacie pozemné stanice, umiestnené v rôznych častiach sveta, a tri vysielacie stanice určené na komunikáciu s družicami. Hlavná riadiaca stanica sídli v opevnenom bunkri v americkom štáte Colo­rado.

Pred sprístupnením systému pôvodne určeného pre armádu bolo nevyhnutné zabezpečiť ho pred zneužitím. V súčasnosti ­existuje delenie na autorizovaného užívateľa, ktorým je americká armáda a NATO, a ostatných neautorizovaných užívateľov. Satelity na obežných dráhach vysielajú dva druhy signálov - zašifrovaný signál PPS určený pre armádu a signál SPS dostupný širokej verejnosti.

Družica vysiela aktualizované údaje o čase a svojej polohe na Zem každú milisekundu. V GPS prijímačoch, ktoré vlastnia používatelia, prebieha proces známy z hodín geometrie. Prijímač na základe informácií z družíc určí vzdialenosť od každej z nich, ich vzájomnú polohu a na základe geometrických zákonov vyráta svoju vlastnú polohu.

Rýchlosťou svetla
Keďže rádiosignál sa šíri rýchlosťou svetla, vzdialenosť k prijímaču sa určuje porovnaním času vyslania signálu zo satelitu a času jeho príjmu prijímačom. Preto musia byť hodiny na satelitoch a na prijímačoch zosynchronizované.

Na určenie zemepisnej dĺžky a šírky ľubovoľného bodu na Zemi treba zachytiť údaje minimálne z troch satelitov. Čím viac kanálov prijímač obsahuje, tým viac signálov z rôznych družíc môže súbežne prijímať. Jedno­kanálový prijímač musí prepínať svoj jediný vstupný kanál postupne na všetky dostupné družice. Prijímače s viacerými kanálmi však môžu sledovať viac družíc v jednom čase, a tak získavajú presnejšie vstupy. Každé zariadenie GPS poskytuje údaje o zemepisnej dĺžke a šírke, prípadne aj nadmorskej výške s odchýlkou päť metrov. Čas určuje s presnosťou na jednu nanosekundu, rýchlosť pohybu vyráta spoľahlivejšie ako tachometer. Tie novšie určujú aj to, ako ekologicky auto jazdí. Primárnou funkciou každého zariadenia GPS je však navigácia k zadanému cieľu. Vodiča pritom usmerňuje dvoma spôsobmi. Aktuálna poloha vozidla sa zobrazuje na displeji aj so zadanou trasou, zároveň sa ozýva hlasová navigácia. Nespája však len jednoducho bod A s bodom B. Posky­tuje aj informácie o zápchach, obchádzkach, dokáže navrhnúť najvhodnejšiu cestu podľa aktuálnej dopravnej situácie.

Pri výbere GPS navigácie sú rozhodujúce technické parametre. Veľký displej poskytuje síce väčší záber mapy, pri zvyčajnej ceste po meste je však nevyužitý. Základom je jednoduchosť ovládania, dôležitý je aj vyhovujúci spôsob hlasovej navigácie.

Novinkou na trhu sú GPS navigácie prepojené s kamerou umiestnenou na prednej časti kapoty auta. Pomocou nej prenášajú reálny obraz cesty do navigačného zariadenia a prepájajú ho so softvérom. Najnovšie zariadenia ponúkajú aj možnosť prijímania televízneho signálu, podporujú multimediálne formáty a pripojenie na internet. Pri surfovaní na webe alebo sledovaní televízneho programu v aute však netreba zabúdať na to najdôležitejšie - bezpečnosť na cestách.