Celý svět v jedné kapse: odhalte tajemství GPS!

Celý svět v jedné kapse: odhalte tajemství GPS!

Představte si život bez navigace v telefonu. Těžké, že? GPS navigace nám během několika sekund ukáže cestu téměř kamkoliv na světě.

Co stojí za jejím vznikem a jak systém funguje?

Navigační systém Global Positioning System (GPS) vznikl v roce 1973 a do roku 2000 sloužil pouze armádě Spojených států. S nástupem nového milénia se však situace změnila a díky novým technologiím se dostal signál z GPS družic až do našich kapes.

Navigace na třech úrovních

Za GPS navigací stojí tři oddělené systémy, která spolu vzájemně spolupracují a doplňují se.
 

  1. Kosmický systém se nachází za hranicí naší atmosféry a zahrnuje 32 družic. Ty obíhají Zemi 20 350 km nad povrchem na šesti oběžných drahách. Každá družice obsahuje přijímač, vysílač a atomové hodiny s přesností na miliardtinu sekundy.

  2. Na Zemi se nachází řídící systém, jehož povelové a monitorovací stanice zabezpečují chod kosmických družic. Jednotlivé úseky provádějí údržbu a korekci atomových hodin a mají na starost manévrování a udržování kurzu satelitů. 

  3. Poslední ze systémů je uživatelský. Skládá se ze sítě zařízení, která přijímají signál z družic. Jednoduše řečeno jde o mobilní telefony, GPS navigace a další zařízení, která dennodenně používáme.

Všechny tři systémy vzájemně spolupracují a vytvářejí celosvětovou navigační síť. Mimochodem věděli jste, že v případě zničení řídících stanic se družice přepnou na autopilota a budou funkční ještě 6 měsíců? Následně dojde k jejich samovolnému vypnutí.

Jak funguje GPS?

Možná si říkáte, co mají společného atomové hodiny s mobilním telefonem. Každá družice vysílá laserový paprsek s časovým razítkem, který mu dají právě tyto hodiny. Tento paprsek zachycují přijímače v GPS zařízeních. 

Telefony a navigace přijímají signál hned ze čtyř družic najednou. Algoritmy následně porovnají čas odeslání a přijetí paprsku, čímž dojde k lokalizaci s přesností kolem pěti metrů. Jedná se o optimální přesnost pro turistiku, cestování autem nebo geolokační hry.

Jednou větou – GPS navigace určí vaši polohu podle toho, jak dlouho letí signál z družic do telefonu.

Co když ale telefonu špatně nastavíte hodiny? V takovém případě přece dojde ke špatné lokalizaci a na mapě se objevíte třeba uprostřed Afriky. S tím chytré hlavy počítaly. Systém v sobě skrývá kontrolní mechanismus, který ověří pravděpodobnost domnělé pozice vůči vysílači.

GPS to nekončí

Global Positioning System není jediný svého druhu. Rusové přišli v 70. letech se systémem Glonass, který spustili v roce 2011. Evropská kosmická agentura má zase navigaci Galileo, jejíž středisko sídlí v pražských Holešovicích. A pak je tu ještě Čína a její satelity s označením BeiDou létající na zemské orbitě od roku 2020.