Πώς λειτουργεί η πλοήγηση GPS στις συσκευές μας

Πώς λειτουργεί η πλοήγηση GPS στις συσκευές μας

 Παλαιότερα, για να πας από το ένα μέρος στο άλλα, έπρεπε να ξέρεις το δρόμο, ή να σταματάς και να ρωτάς κάθε τόσο, τους περαστικούς, αν είσαι στο σωστό δρόμο. Τα τελευταία 15 χρόνια όμως, με μια συσκευή GPS, ή με ένα οποιοδήποτε smartphone, δεν έχεις ανάγκη κανέναν.

Πληκτρολογείς τη διεύθυνση, που μπορεί να αφορά την πόλη ή τη χώρα σου ή ακόμα και μια διεύθυνση στο εξωτερικό και μια ευγενική και ωραία γυναικεία φωνή, σε καθοδηγεί με ακρίβεια εκατοστού, μέχρι να φτάσεις εκεί που θέλεις.

Πώς λειτουργεί η πλοήγηση GPS στις συσκευές μας 1-gps

Πώς λειτουργεί η πλοήγηση GPS στις συσκευές μας

Η πλοήγηση με GPS ‘Global Positioning System’ στηρίζεται στη μέθοδο του τριπλευρισμού ‘trilateration‘ και επιτυγχάνεται χάρη στους τηλεπικοινωνιακούς δορυφόρους, που έχουν τεθεί σε χαμηλή τροχιά, για να εξυπηρετούν αυτή τη διαδικασία, καθώς και κάποιες άλλες παρόμοιες.

Όπως και το Internet, που ξεκίνησε σαν στρατιωτική εφαρμογή, με προπομπό του το ‘ARPANET‘, το οποίο είχε χρηματοδοτηθεί από το Αμερικανικό πεντάγωνο, έτσι και η πλοήγηση μέσω GPS, αφετηρία είχε επίσης τον Αμερικάνικο στρατό. Όμως το πρώτο σύστημα εντοπισμού και πλοήγησης, δεν ήταν δορυφορικό, αλλά επίγειο. Δυο συστήματα, το ‘LORAN-A‘ και το ‘Decca Navigator‘, αναπτύχθηκαν στις αρχές τις δεκαετίας του 1940 και χρησιμοποιήθηκαν ευρέως κατά τη διάρκεια του Β Παγκοσμίου πολέμου, από τις συμμαχικές δυνάμεις. 

Πώς λειτουργεί η πλοήγηση GPS στις συσκευές μας 2-gps

Πώς λειτουργεί η πλοήγηση GPS στις συσκευές μας

Αυτά τα συστήματα, από τεχνολογικής άποψης αλλά και από πλευράς επιδόσεων ήταν τραγικά, αφού ο απαιτούμενος εξοπλισμός ήταν ογκώδης και βαρύς, η εμβέλεια (στο απόγειο της εξέλιξής τους), έφτασε τα 2500 km και η ακρίβειά τους, πάλι στην υψηλότερη μορφή, δεν ήταν μικρότερη από τα 200 μέτρα. Παρά τα αρνητικά τους και τις εξελίξεις στο συγκεκριμένο χώρο, τα συστήματα αυτά, παρέμεναν ενεργά και σε χρήση, μέχρι το 2001, οπότε και εγκαταλείφθηκαν οριστικά.

Αυτά τα τεχνικά χαρακτηριστικά, όπως καταλαβαίνει κανείς, μπορεί να βοήθησαν πολύ σε κάποιες στρατιωτικές εφαρμογές, αλλά σε καμία περίπτωση δεν θα μπορούσαν να βρουν εφαρμογή, στην καθημερινή χρήση, ενός μέσου ανθρώπου. Αποτέλεσαν όμως τον προπομπό του σημερινού δορυφορικού εντοπισμού και ανέδειξαν τα προτερήματα και τις καλυπτόμενες ανάγκες, μιας τέτοιας εφαρμογής, σε ευρεία κλίμακα, με χρήση στη ναυτιλία την αεροπορία, και την καθημερινότητα.

Πώς λειτουργεί η πλοήγηση GPS στις συσκευές μας 3-gps

Πώς λειτουργεί η πλοήγηση GPS στις συσκευές μας

Το GPS του σήμερα

Από το 1973 το Αμερικανικό υπουργείο άμυνας, γνωρίζοντας τις ατέλειες και τους περιορισμούς της μέχρι τότε τεχνολογίας, ξεκίνησε ένα νέο project, όπου άλλαζε τα δεδομένα, αφού στόχευε πλέον στη χρήση δορυφόρων, για τον εντοπισμό θέσης και πλοήγηση. Με δεδομένο το γεγονός, ότι η διαστημική τεχνολογία είχε προχωρήσει αρκετά, αλλά και με τη σκέψη ότι η λύση του δορυφόρου, αίρει κάθε περιορισμό, μιας και δεν χρειάζονται πλέον σταθμοί βάσης, που να εκπέμπουν κάποιο σήμα, ξεπερνούσε το πρόβλημα των φυσικών επίγειων εμποδίων κλπ, πάρθηκε αυτή η απόφαση.

 Το project ονομάστηκε NAVSTAR και την ευθύνη της υλοποίησης του ανέλαβε ο Αμερικανός επιστήμονας Roger Lee Easton, ο οποίος θεωρείται και ο πατέρας του GPS. Για να μπορέσει ο Easton να υλοποιήσει το εγχείρημα, συνεργάστηκε με τους Ivan A. Getting και Bradford Parkinson και τις επιστημονικές τους ομάδες φυσικά. Ο πρώτος δορυφόρος για να αρχίσει να υλοποιείται το πρόγραμμα, εκτοξεύθηκε τελικά το 1978, με ειδικό πύραυλο, τύπου ATLAS.

Πώς λειτουργεί η πλοήγηση GPS στις συσκευές μας 4-gps

Πώς λειτουργεί η πλοήγηση GPS στις συσκευές μας

Στα τέλη του 1993, οι δορυφόροι που είχαν εκτοξευθεί γι’αυτό το σκοπό, είχαν φθάσει τους 24. Αυτός ο αριθμός είναι άλλωστε και ο ελάχιστος απαιτούμενος, ώστε το σύστημα να μπορεί να λειτουργήσει σωστά, καλύπτοντας όλο τον πλανήτη. Δυο χρόνια αργότερα, το σύστημα βρισκόταν σε πλήρη ανάπτυξη και λειτουργία.

Από εκείνους τους δορυφόρους, σήμερα κανείς δε βρίσκεται πλέον σε τροχιά. Σήμερα το σύστημα καλύπτεται από 31 δορυφόρους, ενώ η διαδικασία εκτόξευσης και καταστροφής, συνεχίζεται αενάως. Το σύστημα πλοήγησης GPS που χρησιμοποιούμε, είναι Αμερικάνικης κατασκευής και ιδιοκτησίας και λειτουργεί πλήρως και ελεύθερα, παγκοσμίως από το 1995.

Πώς λειτουργεί η πλοήγηση GPS στις συσκευές μας 5-gps

Πώς λειτουργεί η πλοήγηση GPS στις συσκευές μας

Πώς λειτουργεί η πλοήγηση GPS στις συσκευές μας 0 gps

Ο τρόπος λειτουργίας του GPS αντίθετα από ότι συμβαίνει με την κινητή τηλεφωνία, δεν είναι αμφίπλευρος. Το GPS δεν στέλνει πληροφορίες στο δορυφόρο, όπως στέλνει το κινητό μας, στην κυψέλη GSM. Η επικοινωνία εδώ είναι μονόπλευρη, δηλαδή μόνο από το δορυφόρο προς τη συσκευή. Αυτή είναι και η βασική αιτία που οι συσκευές GPS ή τα smartphones, δεν χρειάζονται κεραία και η επικοινωνία είναι αρκούντως σταθερή από όλες τις συσκευές. Όλα στηρίζονται στο ισχυρό σήμα που εκπέμπει ο δορυφόρος, ανεξάρτητα από την ισχύ της συσκευής μας. Ο τρόπος λειτουργίας τώρα, όπως είπα και πριν στηρίζεται στον τριπλευρισμό, που σημαίνει ότι το σήμα που λαμβάνει η συσκευή μας από τουλάχιστον τρεις δορυφόρους, οι οποίοι βρίσκονται σε σταθερή θέση, με υπολογισμό του χρόνου που χρειάζεται το σήμα για να φτάσει στο GPS μας, καθορίζει την απόσταση τους από εμάς, άρα και την ακριβή μας θέση.

Πώς λειτουργεί η πλοήγηση GPS στις συσκευές μας 6-gps

Πώς λειτουργεί η πλοήγηση GPS στις συσκευές μας

Με λίγα λόγια ο δορυφόρος στέλνει προς εμάς, δυο πληροφορίες, μια με την ακριβή του θέση και μια με την ακριβή ώρα, οπότε η συσκευή μας βρίσκει την απόσταση της από τον κάθε δορυφόρο με βάση το χρόνο που χρειάζεται για να λάβει το σήμα. Έτσι λοιπόν ο υπολογισμός βάσει χρόνου και των τριών αποστάσεων, καθορίζει τη δική μας θέση. Όμως οι τρεις δορυφόροι δεν είναι αρκετοί, αφού χρειάζεται και ένας τέταρτος, ο οποίος ρυθμίζει το δικό μας ρολόι, ώστε να είναι απολύτως συγχρονισμένο με τα ρολόγια των δορυφόρων. Άρα για να λειτουργεί το σύστημα, είναι απαραίτητοι τέσσερις δορυφόροι τουλάχιστον.

Η σημασία της χρονικής ακρίβειας

Όπως όλοι καταλαβαίνουμε, η ακρίβεια του χρόνου είναι εξαιρετικής σημασίας, αφού ο εντοπισμός θέσης επιτυγχάνεται μέσω της απόστασης, η οποία απόσταση όμως υπολογίζεται με βάση  το χρόνο! Μια χρονική διαφορά, έστω και ενός εκατοστού του δευτερολέπτου, θα μας έδινε μια θέση, μπορεί και δεκάδες χιλιόμετρα μακρυά, από την πραγματική. Για το λόγο αυτό, οι κατασκευαστές των δορυφόρων, έχουν φροντίσει να τους εξοπλίσουν με 2 ρολόγια τεχνολογίας Καισίου και άλλα δύο τεχνολογίας Ρουβιδίου. Αυτά τα ρολόγια, εκτός του αυτόματου μεταξύ τους συντονισμού, επιτυγχάνουν και υπέρ υψηλή ακρίβεια. Υπολογίζεται πως αυτά τα ρολόγια, μπορεί να χάσουν το μέγιστο, ένα δευτερόλεπτο, κάθε τριάντα εκατομμύρια χρόνια!!! 

Πώς λειτουργεί η πλοήγηση GPS στις συσκευές μας 7-gps

Πώς λειτουργεί η πλοήγηση GPS στις συσκευές μας

Εννοείται πως ο δορυφόρος δεν ξέρει τη θέση μας, ούτε είναι εξοπλισμένος με χάρτες, οδούς σύνορα, απαγορευτικά κλπ. Το μόνο που ξέρει και για το οποίο μας πληροφορεί, είναι η θέση του και ο ακριβής χρόνος. Όλα τα υπόλοιπα τα κάνουν εφαρμογές που βρίσκονται μέσα στη συσκευή μας, με κύρια αυτή του χάρτη, όπου εκεί εμπεριέχονται όλες οι απαραίτητες πληροφορίες, τις οποίες μας εμφανίζει η συσκευή, με βάση όμως την θέση μας, την οποία εντοπίζει μέσω δορυφόρου. Οι δορυφόροι επίσης παρακολουθούνται από την Αμερικανική αεροπορία και Ο Master Control Station, που βρίσκεται στη βάση Schriever Air Force στο Colorado, συντονίζει τα ρολόγια τους με την επίγεια ώρα.

Το σύστημα GPS, δεν είναι το μοναδικό σύστημα εντοπισμού. Η Ρωσία χρησιμοποιεί το δικό της το οποίο ονομάζεται ‘Glonass‘, η Κίνα το ‘Beidou‘, ενώ η Ευρώπη ετοιμάζει τώρα το δικό της, με κωδικό όνομα ‘Galileo‘, που υπολογίζεται να είναι έτοιμο έως το 2019. Αυτό γίνεται γιατί, η χρήση του συστήματος εντοπισμού για στρατιωτικούς σκοπούς, παραμένει κυρίαρχη, οπότε σε μια ενδεχόμενη πολεμική σύρραξη, η Αμερική θα μπορούσε να διακόψει την παροχή πληροφοριών για τον υπόλοιπο κόσμο, δημιουργώντας πρόβλημα. Έτσι η ανάγκη να έχει ο κάθε ένας το δικό του σύστημα, είναι επιτακτική.

Πώς λειτουργεί η πλοήγηση GPS στις συσκευές μας 8-gps

Πώς λειτουργεί η πλοήγηση GPS στις συσκευές μας

Τέλος η μέθοδος εντοπισμού θέσης, μέσω τριπλευρισμού, επιτυγχάνεται και με άλλους τρόπους, εκτός από το δορυφορικό. Είναι δυνατόν για παράδειγμα, να εντοπισθεί η θέση ενός κινητού τηλεφώνου, μέσω των κεραιών κινητής τηλεφωνίας, με υπολογισμό της έντασης των σημάτων που δέχεται ή εκπέμπει προς τις τρεις πιο κοντινές σε αυτό κεραίες. Επίσης μια συσκευή που διαθέτει WI FI, είτε είναι τηλέφωνο ή tablet, laptop κλπ, είναι δυνατόν να εντοπιστεί από τα Router που εκπέμπουν σήμα και βρίσκονται κοντά της, όταν αυτή συνδεθεί και ανταλλάξει πληροφορίες. Αυτές οι μέθοδοι όμως δεν είναι δυνατόν να εφαρμοστούν από τον οποιονδήποτε, παρά μόνον από τις ίδιες τις εταιρίες, μετά από άδεια των αρχών.

Δείτε επίσης: 

Αν σας αρέσουν τα άρθρα του PCpas.com μπορείτε να γραφτείτε συνδρομητές στην παρακάτω φόρμα και θα σας στέλνουμε στο e-mail σας ό,τι νέο υπάρχει. Μείνετε συντονισμένοι!!!

ΑρχικήΔωρεάν προγράμματα

Πώς λειτουργεί η πλοήγηση GPS στις συσκευές μας

About the Author

pcpas.com
Ο Αντώνης Σφακιανάκης είναι computer engineer & web developer και έχει δημιουργήσει αυτό το site, του οποίου γράφει και τα τεχνικά άρθρα

Post a Reply

Η ηλ. διεύθυνσή σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *

Top