• Magyar

Nyomkövetés Blog

A GPS története: a koordináták és a műholdak

A műholdak megjelenése áttörést hozott a helymeghatározás történetében. Minden a szovjetek által 1957-ben fellőtt Szputnyik-1 mesterséges holddal kezdődött. Rájöttek ugyanis, hogy az általa kibocsátott rádiójel hullámhosszának elemzése közben meg lehet határozni a helyzetét. Ezzel kezdetét vette a GPS fejlődéstörténete.

Ezek a legfontosabb állomások

1958 - az amerikai haditengerészet elkezdte fejleszteni a Transit nevű navigációs rendszerét, majd1960-ban tesztelte is. Az USA Haditengerészete eredetileg a Polaris ballisztikus rakétával járó tengeralattjárók és felszíni hajók részére fejlesztette ki.

1960. április 13. - A műholdas helymeghatározás születésnapja. Ekkor lőtték fel a Transit műholdrendszer első működő holdját, a Transit-1B-t. Az alapkövetelmény szerint a passzív navigációs vevőkészülék helyzeti pontossága 0,1 tengeri mérföld volt, de elérte a 0,042 tengeri mérföldet. A hidegháború idején katonai és felderítési célokat szolgált, de a tengerészeti navigáció mellett geodéziai célokat is betöltött, például létrehozták vele a WGS 84 nevű, vagy a NAD 83 nevű észak-amerikai globális dátumot.

A Transit rendszerrel egyidejűleg a Szovjetunióban kifejlesztettek egy katonai célokra használt műholdas navigációs rendszert, de jellemzőit titkosították. 

A Transit egészen az 1990-es évek elejéig működött, ekkor jött el ugyanis a navigációs műholdak ideje.

1967- megkezdődik a Transit polgári felhasználása. A Transit utódja a Timation műhold.

1973 -kialakítják a GPS koncepcióját. Elsőként Defense Navigation Satellite System (DNSS, Védelmi Navigációs Műholdrendszer) volt a neve, később Navstar-GPS, majd mindezt leegyszerűsítették GPS-re.

1978 és 1985 között 11 „Block I” katonai műhold került pályájára.

1989: az első „Block II” műholdak fellövése.

1993: az Egyesült Államok pályára állította a 24. Navstar műholdját is. A 24 műhold közül 21 aktív, 3 pedig tartalék műhold.

Hazánk az 1970-es években beszerzett egy mérésekre alkalmas Doppler vevőberendezést, mellyel továbbfejlesztettük a geodéziai alaphálózatunkat.

Hogyan működik a GPS helymeghatározó készülék?

Használsz GPS-t, de a működését inkább valami misztikus dolognak tartod, és nem foglalkozol a hogyanokkal, mert úgy véled, úgysem értenéd meg? Rövid, közérthető magyarázatunk következik, tarts velünk!

A GPS rendszer az időmérésre visszavezetett távolságmérésen alapul. Az 1995 óta hivatalosan működő Global Positioning System, azaz a globális helymeghatározás működési elvének legfontosabb alapeleme 24 műhold. Ezek 20 200 km-es magasságban keringenek a Föld körül, hat csoportban, egymástól 60°-os kelet-nyugati eltérésű pályán úgy, hogy annak bármely pontjáról látható legyen egyszerre 4 közülük.  

Ezek a precízen, szinkronizált atomórákkal, kommunikációért felelős berendezésekkel, stabilizációs és navigációs egységekkel ellátott műholdak egyenként, naponta két alkalommal kerülik meg a Földet. A műholdak polgári felhasználásra C/A kódot sugároznak, mely 15 méteres pontosságot biztosít. A katonai GPS-vevővel dekódolható P(Y) kód 1 cm-es pontosságú.  

A jelek kibocsátása szabályos időközönként, szinkronizáltan, két frekvencián történik, és azok pontosan tartalmazzák a műholdak helyzetét, valamint a rajta mérhető időt. 

A műholdak segítői, pozíció felelősei azok a földi kiszolgáló állomások, (5db), melyek továbbítják az egyes pályamódosulásokat, valamint a „zavaró tényezők” által keltett torzulásokat a műholdak felé. Ilyen torzulás ered például az ionoszférából, a hőmérséklet, páratartalom a légkör ingadozásaiból. 

A GPS rendszer további elemei a kvarcórát rejtő vevőkészülékek, amik szorgosan begyűjtik, és kiértékelik azokat a jeleket, amik a műholdakról érkeznek feléjük. Ahhoz, hogy a pozíció meglegyen, legkevesebb három műhold összehangolt munkája, adatai kellenek. Ekkor a GPS vevő képzeletbeli gömbfelszínek metszeteként képes meghatározni a Föld pozícióit. Négy műhold esetén bővül a kör, szélességi és hosszúsági fokok, valamint magassági adatok is érkeznek. A geodéziai GPS-műszerekhez már 5 műhold szükséges.