36NM - GPS pro turistiku
ČVUT- FEL- 36NM Nová media
www.jrr.cz
Úvod
› Zadání referátu › Princip a historie GPS › Budoucnost
Obsah referátu
» Úvod › Parametry přijímačů › Jednoúčelová zařízení › Multifunkční zařízení › Modelové situace › Závěr a doporučení › Rejstřík pojmů › Odkazy a zdroje
Zip soubor
Celý referát je možné stáhnout zabalený v zip souboru. referat.zip

# Zadání referátu

Navrhněte možné využití ručních GPS přijímačů, proveďte porovnání dostupných přístrojů na trhu a doporučte nákup konkrétního vybavení (přístroj, případně i software, apod.) pro pěší turistiku - pro běžného uživatele s omezenými finančními možnostmi, např. studenta. Ve výběru uvažujte nejen samostatné GPS přijímače, ale také kombinace GPS, PDA, chytrých telefonů apod.

# Princip určování polohy

Detailní popis funkce GPS systému by výrazně přesahoval rozsah referátu, proto se pouze pokusím o velmi stručné a zjednodušené vysvětlení. Podrobnosti si mohou zájemci dohledat sami na internetu, viz sekce odkazy.
Na oběžné dráze Země se pohybuje po šesti oběžných drahách 30 družic (k pokrytí země jich stačí 24, ostatní jsou záložní). Družice létají ve výšce 20 tisíc km a nejde o geostacionární družice jako například u satelitního vysílání TV programů, ale každá GPS družice má oběžnou dobu 11h a 58 min, takže nad jedním místem na zemi přeletí dvakrát denně.
Základním principem určování polohy je měření vzdálenosti přijímače od jednotlivých družic pomocí zpoždění signálu. Poloha družic je známá (družice ji vysílá ve svém signálu - efemeridy), takže pro výpočet polohy v prostoru by nám stačilo znát vzdálenost od tří družic. K tomu by ale přijímač musel znát přesný čas, což by bylo velmi obtížně řešitelné, proto přijímač považuje za neznámou nejen polohu (zeměpisná šířka, délka a výška), ale i čas. K výpočtu tedy potřebuje signál nejméně od čtyř satelitů. Polohu je možné vypočítat i v případě, že přijímač zachytí signál pouze ze tří satelitů, ale pak přijímač nemůže vypočítat nadmořskou výšku a předpokládá, že je uživatel na zemském povrchu, případně ve výšce posledního měření.

# Vznik a historie GPS

Vývoj systému GPS začal v roce 1973 na základě požadavku Ministerstva obrany USA a plně funkčním se stal 17. ledna 1994, kdy byla na orbitu umístěna kompletní sestava 24 družic. Navigační systém byl vyvíjen primárně pro potřeby armády USA, ale již v roce 1983 oznámil americký prezident Ronald Reagan, že po dokončení bude GPS k dispozici i pro civilní účely.
Aby nemohl být systém GPS zneužit proti Spojeným státům, byl signál pro civilní uživatele vysílán s umělou chybou, která měla bránit například přesné navigaci střel s dlouhým doletem. Armáda a vládní organizace znaly klíč umožňující chybu eliminovat a využít plnou přesnost GPS (označení Selective availability). Z celé řady důvodů byla v roce 2000 umělá chyba vypnuta a všichni uživatelé tak mohou využívat plné přesnosti navigace pomocí signálu v pásmu L1. Armáda však stále může zaměřovat pozici výrazně přesněji, protože má k dispozici navíc šifrované signály v pásmu L2.

Další podrobnosti by již přesahovaly rámec tohoto referátu, takže v případě zájmu o detaily vývoje GPS, doporučuji navštívit stránky http://en.wikipedia.org/wiki/Gps včetně externích odkazů.

# Budoucnost

Jelikož systém GPS je řízen pouze vládou USA, existuje tu riziko, že jednou může být provoz pro civilní uživatele ukončen nebo omezen například znovuzavedením umělé chyby. Z tohoto duvodu byl vybudován již v době studené války ruský navigační systém GLONASS. Systém je méně přesný než GPS a bohužel nikdy neměl dostatek satelitů pro spolehlivý provoz. Zajímavý je v současnosti hlavně pro majitele duálních přijímačů, které dokáží využít kombinace signálu GPS a GLONASS k přesnějšímu určení polohy. Přestože jsem našel několik článků popisující plánované rozšíření GLONASSu o další družice, očekával bych spíše postupný zánik satelitů GLONASS.

Navigačním systémem budoucnosti by zřejmě měl být Galileo, což je projekt Evropské komise a Evropské vesmírné agentury. Síť družic Galileo by měla vysílat signály kompatibilní jak s GPS, tak s GLONASS, ale zároveň by měla umožňovat mnohem přesnější lokalizaci než GPS. Navigační systém by měl být cílen hlavně na civilní uživatele, ale zdarma zřejme bude možné využívat jen navigaci s nejnižší přesností, ostatní služby pravděpodobně budou placené.
Přestože se o Galileu lze dočíst spoustu zajímavých věcí, termín předpokládaného dokončení se postupně posouvá, takže není jasné, v jak vzdálené budoucnosti budeme moci evropský navigační system využít.