Kaikki autonavigointijärjestelmät, ajosovellukset ja mobiilinavigointisovellukset, kuten Google Maps, luottavat kaikki GPS:ään, joka vie meidät pisteestä A pisteeseen B. Mutta mikä on GPS ja miten se toimii?
Mikä on globaali paikannusjärjestelmä?
Global Positioning System (GPS) on Yhdysvaltain hallituksen navigointijärjestelmä, joka koostuu kolmesta pääsegmentistä:
- The Avaruussegmentti on vähintään 31 satelliitin navigointijärjestelmä, joista 24 (tai enemmän) on normaalisti lennossa ja toiminnassa. Nämä satelliitit lentävät Maan kiertoradalla 12 550 mailin korkeudessa. Jokainen yksittäinen satelliitti kiertää Maata yleensä kahdesti päivässä.
- The Ohjaussegmentti on kansainvälinen ohjausasemien verkosto, joka seuraa, valvoo ja pitää satelliitteja kiertoradalla. Nämä ohjausasemat voivat myös lähettää tietoja tai komentoja satelliiteille. Ohjaussegmentti koostuu 16 valvonta-asemasta, kahdesta pääohjausasemasta (yksi pää- ja yksi vaihtoehtoinen) ja 11 komento- ja ohjausantennista (neljä maaantennia ja seitsemän Air Force Satellite Control Network -etäseuranta-asemaa).
- The Käyttäjäsegmentti on tarkoitettu kansalaisille ja GPS-laitteillemme, jotka tunnetaan myös nimellä GPS-vastaanottimet, koska ne vastaanottavat signaaleja sijaintiamme kiertäviltä satelliiteilta.
Kuka keksi GPS:n?
Neljä GPS:n keksijää yleisesti tunnustettua henkilöä ovat Ivan Getting, Bradford Parkinson, Roger L. Easton ja Gladys West. Lemelson-MIT:n mukaan Getting ehdotti ensimmäisenä GPS:ää sellaisena kuin me sen tunnemme käsitteenä, joka käyttää «satelliittijärjestelmää tuottamaan tarkkoja paikannustietoja nopeasti liikkuville kohteille, kuten raketteille ja lentokoneille». Parkinsonin panos GPS:ään tuli vuonna 1972, jolloin hän otti johtavan roolin Yhdysvaltain puolustusministeriön GPS-ohjelman johtamisessa. Tässä roolissa Parkinson pystyi rakentamaan Gettingin alkuperäisiä ideoita. Vuoteen 1978 mennessä Parkinsonin GPS-kehitysprojekti, joka tunnetaan nimellä NAVSTAR GPS System, valmistui ja oli kolmen metrin tarkkuudella. Roger L. Easton osallistui myös GPS:n kehittämiseen, ja häntä on kutsuttu «GPS:n isäksi». Eastonin panos oli seurausta satelliittiseurantaan liittyvän ongelman ratkaisemisesta. Yrittääkseen synkronoida seuranta-asemien ajoituksen Easton kehitti aikaan perustuvan navigointijärjestelmän asettamalla kellot satelliitteihin, jolloin ne pystyvät havaitsemaan käyttäjien tarkan sijainnin maassa. Easton kutsui tätä järjestelmää «Timationiksi», ja Yhdysvaltain puolustusministeriö sisällytti lopulta sen ominaisuudet globaalin paikannusjärjestelmän kehittämiseen. Viimeisenä, mutta ei vähäisimpänä, matemaatikko Gladys West on myös tunnustettu hänen panoksestaan GPS:n kehittämisessä. Westin panos oli hänen työnsä, jonka hän kehitti Maan mallin, joka vastaa painovoiman ja muiden voimien aiheuttamista Maan muodon vaihteluista. West’s Earth -mallia pidetään laajalti GPS-projektin peruselementtinä.
Miten GPS toimii ja miten sitä hallitaan?
Global Positioning System perustuu GPS-satelliittien ja GPS-laitteiden vastaanottimien väliseen suhteeseen. GPS-teknologiayhtiö Garminin, GPS-teknologiayrityksen, mukaan Global Positioning System toimii, kun GPS-satelliitit «lähettävät ainutlaatuisen signaalin ja rataparametreja, joiden avulla GPS-laitteet voivat purkaa ja laskea satelliitin tarkan sijainnin». Tämän lähetyksen perusteella GPS-laitteet voivat laskea käyttäjien sijainnin mittaamalla signaalin vastaanottamiseen kuluvan ajan. Tämä laskelma yhdistetään sitten useiden muiden satelliittien etäisyysmittauksiin. Jotta henkilön leveys- ja pituusaste voidaan laskea oikein, GPS-laitteen on vastaanotettava signaali vähintään kolmelta satelliitilta. Korkeuden laskeminen vaatii signaalin vähintään neljältä satelliitilta. Useimmat GPS-vastaanottimet vastaanottavat ja seuraavat signaaleja vähintään kahdeksalta satelliitilta, mutta tämä määrä voi vaihdella sijaintisi ja kellonajan mukaan. GPS.govin mukaan maailmanlaajuista paikannusjärjestelmää ylläpitävät ja käyttävät Yhdysvaltain ilmavoimat. Yhdysvaltain ilmavoimat «kehittää, ylläpitää ja käyttää» järjestelmän muodostavia 24 satelliittia ja valvonta-asemaa ympäri maailmaa.
Auton GPS-järjestelmien lisäksi: GPS:n jokapäiväinen käyttö
GPS ei ole vain tien kotiin löytämiseen. Muita GPS:n käyttötarkoituksia ovat:
- GPS-laitteita, kuten GPS-kelloja, voidaan käyttää lasten, lemmikkien ja vanhusten seuraamiseen.
- GPS-ohjattuja droneja käytetään lintuperspektiivin kuvaamiseen elokuvissa. GPS:ää käytetään myös elokuvateollisuudessa sijainnin tutkimiseen.
- Geokätköilyä voidaan käyttää seikkailujen asettamiseen piilottamalla kohteita tiettyihin paikkoihin ja lataamalla sitten karttoja verkkoon, jotta muut ihmiset voivat etsiä niitä GPS-laitteiden avulla.
- Paikallinen sähköyhtiösi voi seurata sähkökatkoksia GPS:n avulla.