Z vesmíru až k vašim rukám - seznamte se s GPS navigací

Za zkratkou GPS se neskrývají jen desítky satelitů a miliardové investice, ale také stovky zmařených životů. Původně vojenský projekt se dnes využívá v širokém spektru oborů. K čemu ale slouží, kde se vzal a kdo stál u jeho zrodu?

GPS navigace | foto: Profimedia.cz

Navigační technologie GPS zažívá v poslední době velký rozmach. Kromě přesné lokalizace vás ve spojení s digitální mapou dovede do předem zadaného cíle. Její použití je tak velice rozmanité a pomáhá například i nevidomým. - více zde

Největší úspěch má navigace u řidičů, kteří jejích výhod dokáží maximálně využít. Vzhledem k poklesu ceny a miniaturizaci GPS přijímačů se tato technologie stává stále dostupnější a setkat se s ní můžeme i v mnoha kapesních počítačích. Přijde i doba, kdy navigaci bude mít většina mobilních telefonů. - více zde

Tato technologie byla přitom původně vyvíjena pro ryze vojenské účely. Měla napomoci při orientaci vojenských jednotek v neznámém prostoru a umožnit dostatečně přesné navádění balistických střel. O uvolnění systému pro civilní použití rozhodla až tragická událost.

Poděkujme Reaganovi

Sověti dne 1. září 1983 sestřelili nad svým územím korejské dopravní letadlo. Vzali tak život 269 pasažérům na palubě.

Autor: Wikipedia.cz

Vše začalo v roce 1973. Americká vláda schválila projekt, který měl vojenským jednotkám usnadnit orientací při výsadkových operacích a postarat se o zvýšení národní bezpečnosti. Dostal název Navigation Signal Timing and Ranging Global Positioning System (NAVSTAR GPS). Dnes je tato technologie zažita jen pod zkratkou GPS.

Rozhodnutí Ministerstva obrany USA tak odstartovalo první fázi vývoje, jež se datuje na rozmezí let 1973-1979. V době, kdy na oběžné dráze Země kroužilo již 11 družic z celkových 24, se vzhledem k sestřelení korejského letadla sovětskou armádou rozhodl tehdejší president Ronald Reagan k uvolnění systému i pro civilní účely.

Letecká doprava se do doby uvolnění GPS systému spoléhala jen na radarovou navigaci. Korejské civilní letadlo se na svém letu dne 1. září roku 1983 nedopatřením odklonilo od plánované letové dráhy a sověti jej považovali za narušitele jejich vzdušné zóny. Sestřelením letadla vzali život všem 269 cestujícím na palubě.

GPS navigace se dnes využívá i v letectví (ilustrační foto)
Autor: profimedia.cz

Celý systém poté získal zcela nový význam. V druhé fázi vývoje započaté v roce 1979 již byly zohledněny nové požadavky a rozběhl se i vývoj civilních uživatelských zařízení. V této době vznikly i pozemní řídící střediska a v prosinci roku 1994 bylo dosaženo třírozměrné navigace. Toho času kroužilo kolem Země všech 24 družic.

Zásadním milníkem vývoje se stal rok 1995, kdy byl celý systém označen za operačně způsobilý. O rok později se systém GPS dostal na popud amerického presidenta pod kontrolu vládního výboru IGEB (Interagency GPS Executive Board), který má za úkol dohled nad dalším vývojem technologie za účelem zajištění národní bezpečnosti i civilního či vědeckého využití.

Dnes se na obloze můžeme setkat již se třetí generací družic. Tyto moduly nesoucí označení NAVSTAR převzaté z původního názvu navigačního systému prochází neustálým vývojem a jsou opatřeny čidly, které dokáží odhalit porušení zákazu zkoušek nukleárních zbraní či odpálení velkých balistických střel.

Systém GPS se tak stal i součástí Defense Support programu, který má za úkol zvýšení národní bezpečnosti USA. Dnes se je jeho použití velice rozmanité a můžete se s ním setkat v celé řadě oborů. S nasazením čtvrté generace družic se počítá v letošním roce a generace pátá je již ve vývoji.

Z vesmíru do vašich rukou

Schéma komunikace s družicemi zjednodušeně ukazuje, jak celý systém funguje

Autor: scec.org

Systém GPS je založen na třech samostatných segmentech, které jsou pro jeho činnost bezpodmínečně nutné. V prvním z nich najdeme již mnohokrát zmiňované družice.

Ty krouží kolem Země ve výšce 20200 km a mají přesně určenou oběžnou dráhu i svou vzájemnou polohu. Pro správnou funkčnost systému bylo nutné na oběžnou dráhu vysadit celých 24 družic, pro případ poruchy lítají kolem Země i tři záložní satelity.

Technologická náročnost systému je skutečně velká. Je tak zapotřebí zajistit, aby vše správně fungovalo. O to se stará řídící segment, který má své ústředí na letecké základně AFB (Air Force Base) v Los Angeles v Californii.

Společně s další pozemní stanicí v Coloradu (letecká základna Falcon) a mnoha monitorovacími stanicemi rozmístěnými po celém světě se stará o správu družic a korekci odklonů z jejich předepsané oběžné dráhy.

Třetím segmentem je samotná aplikační infrastruktura koncových zařízení. Patří sem nejen cestovní GPS přijímače, ale také specializované přístroje používané například v letectví.

K čemu je to dobré?

GPS navigace pomáhá řidičům na cestách (ilustrační foto)
Autor: gpstesouro.com

S aplikačním nasazením technologie GPS se v dnešní době nešetří. Největší civilní rozmach zažila kromě letecké dopravy i v luxusních automobilech, v nichž se dnes stala již standardem. Společně se snížením cen za GPS přijímač se ale dostává do povědomí mnohem širší masy uživatelů, než jen pilotů či řidičů luxusních limuzín.

Moderní způsob navigace by se přitom dal přirovnat k běžnému způsobu orientace v prostoru pomocí kompasu. Na buzolu pamatuje snad každý, kdo alespoň jednou navštívil dětský letní tábor. Namísto plastového výlisku nápadně připomínajícího hodinky ale dnes dostanete do ruky zařízení s velkým barevným displejem, který vám nahradí i papírovou mapu.

Taková krabička vás dokáže svědomitě navést do zvoleného cíle. Přesnost navigování je přitom přímo závislá na podrobnosti použité digitální mapy a počtu satelitů, se kterými v daný okamžik zařízení komunikuje. V našich končinách je průměrně vidět osm družic, k dostatečnému určení polohy na zemském povrchu je přitom zapotřebí minimálně tří satelitů.

Navigaci najdete i v mnoha PDA zařízeních - více zde

Autor: Mobil.cz

Správný navigační přístroj za vás zvolí i nejefektivnější cestu a v případě automobilových map nebude brát v potaz ani ulice či silnice, které jsou jednosměrné či jinak neprůjezdné. S dostatečně podrobnou mapou se můžete spolehnout na svůj navigační systém i ve zcela neznámém městě či zemi.

Namísto zdlouhavého hledání v mapě stačí přístroji zadat adresu cílového místa a řídit se pokyny, které vám bude sdělovat graficky a v mnoha případech i hlasově. Zvolenou cestu přitom průběžně upravuje podle vaší aktuální polohy. Pokud si tak během cesty odskočíte na nákup do supermarketu, bez jakéhokoli dalšího zásahu automaticky upraví trasu.

Není hvězda jako hvězda

Technologie GPS se v dnešní době využívá v mnoha oborech. V oblibě ji mají nejen záchranáři, ale také zemědělci či geodeti, kterým může při specifické formě aplikace pomoci s měřením o přesnosti v řádu milimetrů. My ostatní se však musíme spolehnout na přesnost určení s tolerancí okolo pěti metrů.

Do budoucna je tak úkolem vývojářů zpřesnit samotnou lokalizaci. Spojení s dalšími technologiemi pak umožní i zcela nové možnosti. Takovým příkladem je již dnes dostupná dynamická automobilová navigace, která je schopna přizpůsobovat svou trasu tak, abyste se vyhnuli dopravním zácpám či aktuálním uzavírkám na silnicích.

Kvalita budoucích služeb je přímo závislá i na schopnosti spolupráce jednotlivých navigačních systémů. GPS totiž není jediný svého druhu. Až zas na noční obloze uvidíte malou letící tečku, nemůžete si být nikdy jisti, zda se koukáte na satelit GPS či zcela jinou družici. O tom ale až příště.