Sistem de Poziționare Globală

Scurt istoric

GPS este acronimul pentru Global Positioning System, un sistem de poziţionare globală. GPS este principalul sistem de poziţionare prin satelit. Acest sistem, iniţiat de Departamentul de Apărare din Statele Unite ale Americii poate permite aflarea poziţiei unui obiect pe suprafaţa pământului cu condiţia ca acesta să fie echipat cu materialul necesar funcţionării acestui sistem. Acest obiect poate fi o persoană, permiţându-i să se orienteze pe pământ, pe apă, în aer sau în spaţiu (în apropierea Pământului). GPS-ul utilizează sistemul geodezic WGS84, la care se referă coordonatele calculate cu ajutorul sistemului. Ideea pentru sistemul GPS a aparut cand rusii au lansat primul Sputnik in 1957. O echipa de cercetatori americani condusi de dr. Richard B. Kershner monitorizau transmisiunile radio ale lui Sputnik. Ei au descoperit ca, datorita efectului Doppler, frecventa semnalului transmis de Sputnik era mai mare cu cat satelitul se apropia si mai mica pe masura ce se departa de ei. Si-au dat seama ca din moment ce isi stiau locatia exacta pe glob, puteau afla pozitia satelitului pe orbita masurand distorsiunea Doppler. A mai fost doar o chestiune de logica pentru a realiza ca si invers era valabil; daca pozitia satelitului era cunoscuta, atunci puteau afla coordonatele locului in care se aflau pe Pamant.

Primul satelit experimental Block-I GPS a fost lansat in februarie 1978. Satelitii GPS erau fabricati initial de Rockwell si in prezent sunt construiti de Lockheed Martin.

In 1983, dupa ce sovieticii au interceptat si doborat aeronava civila KAL 007 in spatiul aerian rusesc, omorand toti cei 269 de oameni aflati la bord, Ronald Reagan a anuntat ca sistemul GPS va fi disponibil pentru uz civil odata ce va fi finalizat.

Pana in 1985 fusesera deja lansati inca zece sateliti Block-I satellites pentru a valida conceptul. Primul satelit modern Block-II a fost lansat pe 14 februarie 1989, si o constelatie completa de 24 de sateliti se aflau pe orbita la 17 ianuarie 1994.

Cel mai recent satelit a fost lansat in septembrie 2005. Cel mai vechi satelit GPS inca in functiune a fost lansat in februarie 1989.

Functionarea

Satelitii GPS inconjoara pamantul de doua ori pe zi, pe orbite foarte precis determinate si transmit semnale/informatii catre statiile terestre. Receptoarele GPS culeg aceste informatii si folosesc triangulatii pentru a calcula localizarea exacta a utilizatorului. Mai exact, receptorul GPS compara timpii de transmisie a semnalului de la satelit si receptionare a acestuia. Diferenta de timp este folosita de catre receptorul GPS pentru calculul distantei la care se gaseste satelitul.

Un receptor GPS trebuie sa primeasca simultan semnale de la minimum trei sateliti pentru a putea calcula o pozitie 2D (latitudine si longitudine) si track-ul.

Daca receptorul culege informatii de la patru sau mai multi sateliti, poate calcula o pozitie 3D (latitudine, longitudine si altitudine). Odata determinata pozitia exacta a utilizatorului, unitatea GPS poate calcula alte informatii utile, cum ar fi viteza, cursul, directia de miscare, distanta parcursa, distanta pana la destinatie, ora rasaritului si apusului si altele.

Componentele sistemului

Sistemul de pozitionare GPS este constituit din trei componente sau segmente principale, care asigura functionarea acestuia dupa cum urmeaza: segmentul spatial, constituit dintr-o constelatie de sateliti GPS; segmentul de control, constituit de statiile de la sol, care monitorizeaza intregul sistem; segmentul utilizatori, compus din utilizatorii civili si militari care folosesc receptoare GPS dotate cu antena si anexele necesare.

Segmentul spatial include in prezent 24 de sateliti amplasati pe orbite la aproximativ 20 200 km de Pamant, cu o perioadă de revolutie de aproximativ 12 ore siderale, respectiv in 11 ore si 56 de minute locale, rasaritul si apusul fiecarui satelit facandu-se zilnic cu 4 minute mai devreme. Fiecare satelit are o durata de functionare estimata la circa 7 ani, durata care in general a fost depasita, asigurandu-se astfel o siguranta in plus in exploatarea sistemului. Acesti sateliti sunt repartizati pe sase planuri orbitale, egal impartite (60°), inclinate la aproximativ 55° faţă de ecuator. Aceasta configuratie de sateliti permite ca aproximativ cinci sau opt sateliti sa fie vizibili din orice punct de pe pamant.