Extrém  »  Újdonságok  »  GPS-sztori- I. rész

GPS-sztori- I. rész

2007. február 9.
 
Eddig 0 hozzászólás
Szakadó esőben zsákokkal felpakolva botorkálunk valahol a budai hegyek között. Az utat már rég elveszítettük, az esti szürkületben esélytelen, hogy rátaláljunk a kijelölt turistaútvonalra.
Elszakadtunk a csapattól, egyetlen reményünk, hogy elérjük a menedékházat, ahol a többiek már régóta várnak ránk. Nincs térerő, mobillal hiába is próbálkoznánk, a térképet felesleges eláztatni, ebben a sötétben úgy sem látnánk belőle semmit. Jól jönne most egy GPS!

A GPS – a Global Positioning System – egy világméretű, navigációs célokat szolgáló, helymeghatározó rendszer.

 
A sztori

A földrajzi helyzet meghatározásának igénye a legrégebbi időkig nyúlik vissza.

Az emberek a tájékozódáshoz kezdetben a tereptárgyakat használták támpontul, a magasabb fákhoz, hegyekhez, folyókhoz viszonyítva adták meg az irányt, majd később az égitesteket is segítségül hívták.

A Napnak és a fényesebb csillagoknak kiemelt szerepet tulajdonítottak, a távolságot pedig lépésekben mérték.

A tengeri kereskedelem és a hajózás megkezdésével az emberek távoli földrészekre is eljutottak, amiben nagy segítségükre volt a kínai iránytű feltalálása. A középkorban megjelentek az első kronométerek, amelyek a nap delelési idejét használták a földrajzi hosszúság megbecslésére.

Az igazi áttörést azonban a légi közlekedés megjelenése hozta. Megjelent a rádiós, majd ezt követően a műholdas iránymérés.  A műholdas, globális helymeghatározási módszer segítségével meghatározható a pillanatnyi tartózkodási hely és a pillanatnyi sebesség is, s mindez a föld bármely pontjáról bármikor, gyorsan és kényelmesen, az időjárástól és a földfelszín sajátságaitól nagymértékben függetlenül.

A fizika

 

A GPS-rendszer a Föld körül keringő műholdakat hívja segítségül.

Tegyük fel, hogy egy pillanatra megáll az élet,
nem forog a Föld, nem keringnek a műholdak.
Képzeletben ragadjunk ceruzát és vonalzót és
kössük össze a műholdat és a Föld felszínén lévő meghatározandó tárgyat vagy pontot.

Ezt a pontot kössük össze a Föld középpontjával, a geocentrummal, majd a ceruzánkat ebből a pontból húzzuk újra a megállított műholdunkig. Így egy háromszöget kapunk, amelynek egyetlen ismeretlen oldala a műhold–keresett pont szakasz, ugyanis a műhold ismert pályán mozog, a geocentrum–keresett pont távolság pedig kiszámítható.

 

 

 

 

 

 

 

 

A GPS-készülék tehát kiszámítja a felszín és a műhold közötti távolságot. A helyzet azonban nem ilyen egyszerű, ugyanis a távolságát ugyan kiszámította, de az irányát nem.

Nem mindegy, hogy északra vagy délre kell még tízezer kilométert haladnod!

Az egyértelmű helymeghatározáshoz ezért a készülék három távolságot mér egyidejűleg, három műhold rádiójelének futási idejét méri.

A pontos eredményhez viszont a műholdak atomórájának és a földi vevő kvarcórájának tökéletes szinkronban kell lenniük. Ez gyakorlatilag lehetetlen, így a számítás során mindig van egy hibaszázalék, amelynek nagysága szintén kiszámítható, így a számítási sorok végére, a földi vezérlő- és monitorállomások segítségével, a GPS eljut egy nagy pontossággal megadott koordinátához.