История GPS

Разработка системы глобального позиционирования GPS началась в декабре 1973 года Военно-Воздушными Силами США. Разрабатываемая система спутниковой навигации была названа NAVSTAR (NAVigation Satellite providing Time And Range), что в переводе означает «навигационная спутниковая система, обеспечивающая измерение времени и местоположения».

Изначально GPS использовалась для высокоточного и независимого от погоды определения местоположения объектов в космосе, на суше и на море в интересах армии США. Непосредственная реализация системы началась в 1978 году с запуском первого спутника.

Детство у системы GPS было трудное. В то время уже существовали хорошо разработанные навигационные технологии. Попытки введения новой системы навигации подразумевали, помимо всего прочего, широкомасштабную переподготовку в войсках, что наталкивалось на консерватизм военных. Вначале командный состав ВВС просто отказывался применять GPS, ссылаясь на ее чрезмерную дороговизну.

Руководство военно-морского флота США также было против внедрения новой спутниковой навигационной программы, предпочитая довольствоваться существующими испытанными методиками. Серьезным ударом по GPS стала трагическая гибель, отклонившегося от курса южнокорейского «Боинга-747», сбитого советским истребителем над Татарским проливом. На том самолете была установлена именно такая навигационная система. Под давлением этих обстоятельств Пентагон отказался от полномасштабной поддержки спутниковой группировки и, чтобы ее как-то спасти GPS была рассекречена.

Благодаря коммерческому интересу гражданских разработчиков система стала стремительно совершенствоваться и развиваться. Здесь можно провести аналогию с Интернетом, который после передачи технологий коммерции довольно быстро завоевал весь мир.

С 1983 г. система GPS открыта для использования в гражданских целях, в 1989 году был произведен запуск спутников нового поколения. Первые 11 спутников двигались по другой по сравнению с современными орбите и были предназначены для того, чтобы апробировать систему и показать реальность выполнения задачи. С 1991 г. сняты ограничения на продажу GPS-оборудования в страны бывшего СССР. В 1993 г. система была полностью развернута.

По оценкам некоторых специалистов, объем продаж устройств GPS в 1997 году превысил 3 миллиарда долларов, причем всего 90 миллионов приходились на военный сектор. В настоящее время во всем мире более двухсот фирм (в частности, Magellan Systems, Motorola, Rockwell, Honeywell и др.) выпускают сотни тысяч устройств различных классов, использующих технологию GPS, в том числе недорогие малогабаритные приборы, которые реализуют возможность применения GPS-навигации во многих областях человеческой деятельности.

Система GPS содержит в себе три фундаментальных составляющих.

1. Космический сегмент представляет собой 24 спутника, находящихся на 6 различных круговых орбитах, которые расположены под углом 60 градусов друг к другу. Спутники движутся по орбитам радиусом 22 200 километров со скоростью 11 тысяч километров в час и совершают один оборот вокруг Земли за период, приблизительно равный 12 часам. Все они ежедневно повторяют свою траекторию с «опозданием» в 4 минуты.

Вес каждого спутника около 900 кг, размер более 5 м, включая солнечные батареи. На каждом спутнике установлены атомные часы, обеспечивающие высокую точность ( 10-9 сек ), вычислительно кодирующее устройство и передатчики мощностью 50 Вт и 8 Вт, излучающие на частотах L1 = 1575,42 МГц и L2 = 1227,60 МГц.

В идеале в любой момент времени любая точка Земного шара находится в зоне видимости не менее трех спутников. Спутники можно «увидеть» даже на полюсах, правда они будут находиться низко над горизонтом, что влияет на точность измерений, но несущественно.

Справедливости ради стоит отметить, что есть все же "темные" области в высоких широтах, где одновременно может быть не более 2 спутников, что не позволяет определять координаты и нарушает работу приемника GPS. Однако такое положение дел длится лишь от 15 до 45 минут, в остальном система навигации GPS действительно глобальна.

2. Наземный сегмент контролируется Министерством Обороны США. Он состоит из пяти контрольно-измерительных станций, которые находятся на Гавайях, на Кваджалейне, на острове Вознесения, в Диего-Гарсия и Колорадо-Спрингс, четырех станций связи и центра управления всей системой, расположенного на авиабазе в Шривере, штат Колорадо.

Станции слежения непрерывно контролируют движение космических аппаратов и передают данные в центр управления. В центре вычисляют уточненные элементы спутниковых орбит и коэффициенты поправок шкал времени. Эти данные поступают по каналам станций связи на спутники не реже, чем один раз в сутки.

3. GPS-приемник — третий сегмент системы навигации, который позиционируется и позволяет вычислять географические координаты на основе полученных данных.

www.gps-guide.ru

Назад в раздел