Svet na dlani
© Arhiv Monitorja
GPS je trenutno edini zares delujoči svetovni navigacijski sistem. Gre za mrežo vsaj štiriindvajsetih satelitov, ki neprestano krožijo okoli Zemlje na višini okoli dvajset tisoč kilometrov. Zakaj pravimo vsaj? Število je lahko tudi večje, trenutno jih je v orbiti enaintrideset, vsi od petindvajsetega naprej skrbijo zgolj za zviševanje natančnosti. Sateliti so nameščeni tako, da jih je vsaj šest v neposredni vidni črti do katerekoli točke na Zemlji. V času, ki ga Zemlja potrebuje za en obrat, jo vsak satelit preleti dvakrat, torej gre čez določeno točko na Zemlji enkrat na dan. Ko omenjamo Zemljin obrat, ne mislimo v relativnem smislu glede na Sonce (torej naš »navaden« dan), temveč absolutno, to pa je približno štiri minute manj. Satelitski del se imenuje vesoljski segment sistema GPS, poleg njega poznamo še kontrolni in uporabniški segment.
Kontrolni segment skrbi za točnost in sinhronizacijo atomskih ur na satelitih, redno jim pošilja signal, ki poskrbi za natančnost ene mikrosekunde (torej ene milijoninke sekunde). Za ta segment skrbijo Američani, nekaj jih upravljajo letalske sile, nekaj pa ameriška NGA (National Geospatial-Inteligence Agency), ki sicer obdeluje podatke iz satelitskih posnetkov. Zadnji, uporabniški segment pa je vsaka navadna naprava GPS.
Najpomembnejši del teh naprav (poleg antene seveda) je čim točnejše merjenje časa. Lokacija se namreč določi z trilateralami, torej razdaljo vsaj treh satelitov do našega sprejemnika. Zadevo si najlaže predstavljamo, če si na list papirja narišemo tri kroge, katerih središča predstavljajo lego satelitov. Točka, kjer se vsi trije krogi sekajo, pa predstavlja trenutno lokacijo. Dan primer seveda velja v dveh dimenzijah, dejansko potrebujemo za tri dimenzije vsaj štiri satelite. Razdalja od sprejemnika do satelita pa se računa glede na časovno razliko med oddajo in sprejemom signala na satelitu. Ker je znana hitrost potovanja signala, imamo še dve spremenljivki, to sta čas in razdalja; čim točnejši je torej izmerjeni čas, tem bolj natančno lahko določimo naš položaj. V primeru sprejemnikov se za natančno mero časa večinoma uporablja vezje, znano kot kristalni oscilator.
Vsak satelit oddaja dva signala, imenovana L1 in L2. Prvi je namenjen civilni rabi, drugi pa vojaški. V vsakem signalu je podatek o lokaciji satelita (torej navigacijska informacija, lega satelitov se določa na tako imenovanem svetovnem geodetskem sistemu WGS 84) in signal, prek katerega se lahko določi razdalja do satelita. Pri slednjem sta dve različni kodi (poznamo C/A oziroma Coarse/Acquisition code, ki je javnega značaja, in P-code oziroma Precise code, ki je uporabljena v vojaške namene). Z njima se meri časovna razlika med prihajajočimi signali. Tako lahko sprejemnik izračuna razdaljo do posameznega satelita, z lokacijsko informacijo satelita je lociranje sprejemnika končano.
Če smo že omenili C/A code in P-code, omenimo še bistveno razliko med njima. Pri vojaški kodi P gre za zakodirani signal, pri kodi C/A pa je signal razmeroma lahko poneveriti. V teoriji bi tako lahko navadno avtomobilsko napravo brez večjih težav prepričali, da je sredi kakega oceana. Ameriška vojska bi lahko s tem seveda imela nemalo težav ;)
Povejmo še to, da so navadne naprave GPS lahko natančne do največ tri metre, vojaške pa so lahko desetkrat natančnejše, torej je odstopanje od trideset centimetrov naprej. Dejanska odstopanja pa so tudi do petkrat večja, torej približno petnajst metrov pri civilnih izvedbah. V preteklosti je bila tudi umetna napaka približno deset metrov prečno in trideset metrov v višino, za to napako je seveda stala ameriška vojska, gre za tako imenovano Selective Availability. A med prvo zalivsko vojno v začetku devetdesetih let so Američani tudi za vojaške potrebe uporabljali vse več civilnih sprejemnikov, tako da je bila ta napaka končno leta 2000 odpravljena. Pri manjših napravah se hitro pojavi tudi problem majhnih anten, saj večina preizkušenih naprav ni delovala znotraj poslopij. Sicer je mogoče signal ustaviti tudi umetno, potrebujemo le močnejši vir interference oziroma motenj. Zanimiv je primer pristanišča Moss Landing (na zahodni obali ZDA, kakih sto kilometrov južno od San Francisca), kjer je bil aprila 2001 močno moten signal GPS. Po več dneh se je pokazal krivec oziroma, bolje rečeno, krivca - dve povsem navadni televizijski VHF/UHF anteni z enakim predojačevalnikom.
Kaj izbrati?
