GPS

GPS жүйесіндегі жерсерік орбитада

GPS (ағылш. Global Positioning System — жаһандық позициялау жүйесі, Джи Пи Эс деп оқылады) — аралықты, уақытты және орналасу нүктесін анықтауға арналған навигацияның жерсеріктік жүйесі. Жердің кез келген жерінде (полярлық аумақты қоспағанда), кез келген ауа-райында, сонымен қатар ғаламшардың ғарыштық аймағында нысанның орны мен жүру жылдамдығын анықтап бере алады. Жүйені АҚШ Қорғаныс министрлігі жасаған. Системаны қолданудың негізгі принціпі - мекенжайды, уақытты өлшеу бағыты мен синхронды қабылдаулар арқылы спутниктік навигациялық антенналар арқылы табу. Үш өлшемдік координаталарын анықтау үшін GPS- қабылдағышқа төрт теңдік қажет: "арақашықтық күннің жарық шығаруына тең, сигнал қабылдағыштың әр түрлі моменттілігі және оның спутниктен синхронды сәулелену моменті". $|x-a_{j}|=c(t_{j}-\tau )$. Бұл жерде $a_{j}$ - мекен орны ${j}$ - спутниктің, ${j}$ - уақыт қабылдауыш спутниктен $t_{j}$- сигналды қабылдау уақыты, $\tau$ - уақыт қабылдағыш спутниктегі белгісіз уақыттағы синхронды сәулелену, $c$ - күн сәулесінің жылдамдығы, $x$ - белгісіз үш кеңістіктегі тұтынушы.

Тарихы

Түрлі навигациялық жүйелердің орбиталарын салыстыру

Спутникті навигацияны құрастыру жайында идея 1950-ші жылдары пайда болды. Ол кезде КСРО ең алғаш Жердің жасанды серігін ұшырды, американдық ғалымдар және Ричардом Кершнердің бастауымен сигналды байқады, сигнал кеңестік спутниктен байқалды, Доллер эфектісінің көмегімен сигналдың қабылдану спутник жақындаған сайын артатындығы, ал алыстаған сайын азаятындығы байқалды. Ашылымның мағыздылығы, егер де Жердегі өзінің координаттарын нақты білсе, онда спутниктің арақашықтығы мен жылдамдығы анықтау мүмкіндігі арта түседі, және де керісінше спутниктің нақты орнын біліп, өзіміздің нақты кооридинаттарымыз бен жылдамдығымызды біле аламыз.

Бұл идея 20 жылдан кейін жүзеге асты. 1973 жылы DNSS программасы ынтагерлікпен өзгертілді, кейіннен Navstar-GPS-ке өзгертілді, ал кейін GPS. Алғашқы тесттік спутник 1974 жылы 14 шілдеде орбитаға ұшырылған болатын. Ал соңғысы барлық спутниктің 24-нен соң, қажеттісі жер бетін толық жабу үшін 1993 жылы орбитаға ұшырылды, сөйтіп GPS құралдандыруға қойылды. GPS-ті қолдану ракеталарды қозғалмайтын нысанаға тікелей жіберуге мүмкіншілік тудырды, ал кейін судағы және ауадағы қозғалатын обьекттер үшін де мүмкін болды.

Техникалық реализация

GPS үш негізгі сегменттерден тұрады: космостық, жетекші және қолданушы. GPS спутниктері сигналды космостан жібереді, және де барлық GPS қабылдағыштар бұл сигалды өздерінің мекенін үш кескінді координаталы режимде көрсету үшін қолданады.

Космостық сегмент 32 спутниктен тұрады, және де Жердің ортағы орбитасында айналады.

Жетекші сегмент өзімен негізі жетекші станция мен бірнеше қосымша станцияларды көрсетеді, сонымен қатар жергілікті антеналар мен мониторинг станцияларын көрсетеді, айтылған бірнеше ресурстар басқа да проектермен ортақ болып табылады.

Қолданушы сегмент мыңдаған GPS приемниктерін көрсетеді және де АҚШ әскерлерінің қосуымен миллиондаған құрылғыларды таба алады, олардың егелері жай қолданушылар болса да.