Jak fungují GPS navigace, se kterými se dnes setkáváme na každém kroku?

Jak fungují GPS navigace, se kterými se dnes setkáváme na každém kroku?

S navigacemi GPS (Global Positioning System) se dnes setkáváme doslova na každém kroku. Používají se v autech, v mobilních telefonech a nově se začínají rozšiřovat i do fotoaparátů. Málokdo ale skutečně ví, jak takový GPS přijímač funguje.

Trocha historie

Navigační systém GPS vznikl v prosinci 1973 v USA jako armádní navigační systém a do devadesátých let sloužil systém výhradně armádě. I po jeho uvolnění veřejnosti byla do zaměřené pozice vnášena umělá chyba několika desítek metrů, údajně kvůli obraně proti zneužití teroristy. Teprve od 1. května roku 2000 byla tato uměle vnášená chyba úplně odstraněna a GPS začaly i pro veřejnost fungovat naplno. Díky tomu nastal překotný vývoj civilního využití a postupně se vyvinuly miniaturní a přesné přístroje.

Technické zázemí

Celý systém GPS je tvořen 24 družicemi na šesti oběžných drahách ve výšce 20.183 km. Každá družice má velmi přesné atomové hodiny a přesně stanovenou oběžnou dráhu. Pro korekci drah i časů slouží 9 řídících center rozmístěných blízko rovníku, hlavní řídící stanice je v Colorado Springs v USA.

Jak GPS zjistí polohu?

GPS přijímače jsou zcela pasivní a pouze přijímají signál, nelze je tedy nijak zaměřit. Družice na oběžných drahách vysílají signál s přesným časem, který potom GPS stanice na zemi přijímají. Protože se rychlost rádiového signálu téměř nemění, dokáže GPS přijímač po přijetí signálu z několika družic vypočítat svou pozici. Družice vysílá nejen přesný čas, ale také informace o oběžných drahách a své přesné poloze. GPS přijímač z pochopitelných důvodů neobsahuje atomové hodiny, ale podle signálů z družic neustále opravuje svůj vnitřní čas, až dosáhne velmi vysoké přesnosti. Určení polohy nemůže být nikdy úplně přesné, protože rádiový signál se nepohybuje ve vakuu. Signál prochází atmosférou, navíc pokaždé pod jiným úhlem a za jiných podmínek, takže vždy vznikne drobná odchylka. GPS přijímač potřebuje k určení své polohy alespoň 3 viditelné satelity, k určení nadmořské výšky potřebuje 4 satelity. Větší množství satelitů zaměřenou pozici dále zpřesňuje. Za běžných podmínek lze u GPS očekávat chybu cca 5 m, v hustém lese či zástavbě snadno roste chyba až na 15 m. S běžnými GPS přijímači lze jen výjimečně dosáhnout přesnosti nad 3 m, ale speciální drahé přijímače dokáží chybu omezit až na desítky centimentrů.

Co má vliv na GPS signál?

Rádiový signál z družic je nedosažitelný například v podzemí a omezuje ho i stínění v autech či budovách. Problémy vznikají také v místech s omezeným výhledem na oblohu. Velký problém jsou zejména kaňony, úzká údolí a ulice s vyššími budovami. Signál je také oslabován hustou vegetací. Naopak signál není významně omezován například deštěm, sněžením či oblačností.

Jak se liší GPS a A-GPS?

V mobilech se můžeme setkat s verzí A-GPS, která je rychlejší než klasické GPS a neztrácí signál například v budovách. Technologie A-GPS je závislá na vysílačích mobilních operátorů a na rozdíl od GPS je podstatně méně přesná, navíc také přestane fungovat, jakmile budete mimo dosah mobilního signálu. Na rozdíl od GPS také není A-GPS zcela zdarma, řada operátorů totiž pro použití GPS v mobilech vyžaduje internet a případně i stahují mapy a další informace. V případě použití podobné služby v zahraničí se potom můžete dočkat vysokého účtu za telefon.

Jak tedy na GPS?

Pokud máte chytrý telefon s GPS a A-GPS, snažte se A-GPS používat minimálně, zakažte stahování map a raději je nahrajte dopředu, většina telefonů to umožňuje. U GPS do auta i do terénu je stále velkou částí ceny nejen kvalita přístroje, ale i mapová výbava, bez které je většině uživatelů GPS k ničemu. Zejména u exotických destinací oceníte možnost nahrávání vlastních map či satelitních snímků a vyplatí se připlatit si za lepší přístroj. V případě práce či rekreace ve volné přírodě si raději připlaťte za lepší přístroj s pořádnou anténou, mobily stále ještě nejsou vhodné pro navigaci v hustém lese.

Fotograf a majitel několika webů zaměřených zejména na fotografování a geologii.

Komentáře

Nahoru