SystΘm GPS (Global Positioning System neboli Globßlnφ polohov² systΘm) je pasivnφ dßlkom∞rn² systΘm pro stanovenφ polohy a Φasu na Zemi i v p°ilehlΘm prostoru. N∞kdy je takΘ naz²vßn sv²m druh²m nßzvem NAVSTAR.
GPS je schopen poskytovat 24 hodin denn∞ a kdekoliv na zemskΘm povrchu a v p°ilehlΘm prostoru signßly, kterΘ p°ijφmaΦe GPS zpracujφ a urΦφ polohu v prostoru a p°esn² Φas. V souΦasnΘ dob∞ (1. 5. 2000) doÜlo k v²znamn²m zm∞nßm v p°esnosti GPS, ale k tomu se jeÜt∞ dostaneme.
GPS je radionavigaΦnφ systΘm pro civilnφ a vojenskΘ pou₧itφ, kter² je provozovßn vzduÜn²mi silami USA a °φzen vlßdou USA pomocφ IGEBûInteragency GPS Executive Board. Zde je pot°eba poznamenat, ₧e obdobn² systΘm buduje i Rusko pod nßzvem Glonass a ₧e na trhu jsou i GPS p°ijφmaΦe schopnΘ pracovat se signßly z obou systΘm∙.
SystΘm GPS se sklßdß ze t°φ zßkladnφch segment∙: kosmickΘho, °φdicφho a u₧ivatelskΘho.
Kosmick² segment je v souΦasnΘ dob∞ tvo°en 28 tzv. zdrav²mi satelity na Üesti ob∞₧n²ch drahßch. Dru₧ice obφhajφ ve v²Üce cca 20 200 km s inklinacφ 55 stup≥∙ a doba ob∞hu je p°ibli₧n∞ 12 hodin. Tφm je zajiÜt∞no, ₧e prakticky vÜude v jak²koliv okam₧ik jsou nad obzorem minimßln∞ Φty°i viditelnΘ dru₧ice. V praxi t∞chto viditeln²ch dru₧ic m∙₧e b²t a₧ 12. V ╚eskΘ republice je v dan² okam₧ik b∞₧n∞ k dispozici okolo 7 û 8 dru₧ic. Pro urΦenφ polohy v prostoru je nutnΘ p°ijφmat signßly ze Φty° dru₧ic, proto₧e krom∞ t°φ neznßm²ch sou°adnic x, y, z je neznßmou i Φas t (respektive posun Φasu p°ijφmaΦe GPS oproti Φasu UTC GPS satelit∙). Jakßkoliv dalÜφ viditelnß dru₧ice samoz°ejm∞ zlepÜuje konfiguraci a tφm i v²sledky m∞°enφ.
╪φdicφ segment je tvo°en monitorovacφmi stanicemi po celΘm sv∞t∞ (Kwajalein, Diego Garcia, Ascensinon, Cape Canaveral, Hawai) a hlavnφ °φdicφ stanicφ (MCS) v Colorado Springs. Monitorovacφ stanice neustßle provßdφ sb∞r dat z dru₧ic a p°edßvajφ je do MCS. Zde jsou data zpracovßna a vypoΦteny p°esnΘ ·daje o ob∞₧n²ch drahßch a korekce Φasu, kterΘ jsou zp∞tn∞ p°eneseny pozemnφmi antΘnami do satelit∙. Satelity je pak v rßmci navigaΦnφ zprßvy vysφlajφ a jsou p°ijφmßny GPS p°ijφmaΦi.
U₧ivatelsk² systΘm je pak tvo°en Üirokou paletou GPS p°φstroj∙, kterΘ poskytujφ ·daje o poloze, rychlosti a Φase u₧ivatel∙m v nejr∙zn∞jÜφch aplikacφch.
Sou°adn² systΘm
Nynφ je vhodnΘ se zmφnit takΘ o sou°adnΘm systΘmu, ve kterΘm pracuje GPS.
Zßkladnφm systΘmem je geocentrick² sou°adn² systΘm WGS-84 (World Geodetic System) û Sv∞tov² geodetick² systΘm z roku 1984, kter² poskytuje ·daje ve tvaru zem∞pisnΘ dΘlky a Üφ°ky. SystΘm WGS-84 pracuje z kartografickΘho hlediska s parametry elipsoidu WGS-84. Proto takΘ nejsou, jednoduÜe °eΦeno, zem∞pisnΘ sou°adnice jako zem∞pisnΘ sou°adnice. To jist∞ v∞dφ u₧ivatelΘ turistick²ch map,kterΘ vychßzφ na podkladech vojensk²ch map a kde vlivem pou₧itφ jinΘho elipsoidu
(KrasovskΘho) a v rßmci vojenskΘho sou°adnicovΘho systΘmu S-42 jsou rozdφly mezi t∞mito zem∞pisn²mi sou°adnicemi a sou°adnicemi WGS-84 v rßmci ╚R cca 100 û 150 m. NicmΘn∞ dnes vychßzejφ v rßmci ╚R mapovß dφla, kterß obsahujφ sφ¥ WGS-84.
Jednak je to PPS (P°esnß polohovß slu₧ba), kterß autorizovan²m u₧ivatel∙m poskytuje plnou p°esnost systΘmu. Mezi autorizovanΘ u₧ivatele pat°φ armßda USA a armßdy NATO a n∞kter²ch dalÜφch stßt∙ (dnes cca 27 zemφ).
Druhou ·rovnφ je SPS (Standardnφ polohovß slu₧ba), kterß je dostupnß vÜem u₧ivatel∙m po celΘm sv∞t∞.
Jak bylo uvedeno na zaΦßtku, p°esnost GPS se od 1. 5. 2000 radikßln∞ zlepÜila. Ale podφvejme se, jak fungovala slu₧ba GPS p°ed tφmto datem, to nßm umo₧nφ snßze pochopit dopad nyn∞jÜφch zm∞n. Dru₧ice vysφlajφ signßly na dvou nov²ch vlnßch L1 a L2 o frekvenci L1 (1575,42 MHz) a L2 (1227,60 MHz). Tyto signßly jsou modulovßny dv∞ma k≤dy. Frekvence L1 je modulovßna tzv. p°esn²m P-k≤dem (Precision), kter² je pro vojenskΘ ·Φely zaÜifrovßn (Y-k≤d), a dßle je modulovßna tzv. C/A k≤dem (Coarse /Acquisition) neboli hrub²m/dostupn²m k≤dem, kter² nenφ Üifrovßn. Frekvence L2 je jak modulovßna pouze P-k≤dem. B∞₧n² civilnφ GPS p°ijφmaΦ pracuje pouze s C/A k≤dem. Proto₧e i tento k≤d je p°esn², byl zßm∞rn∞ znep°es≥ovßn pomocφ znep°es≥ovßnφ ·daj∙ o Φase a ·daj∙ o poloze dru₧ice (efemerid) takzvanou selektivnφ dostupnostφ SA (Selective Availability). Tφmto zp∙sobem b∞₧n² GPS p°ijφmaΦ byl schopen urΦit svoji polohu s p°esnostφ (v zßvislosti na konfiguraci satelit∙) do 100 m, p°iΦem₧ jeÜt∞ v∞tÜφch chyb se dosahovalo v urΦenφ v²Üek. N∞kterΘ p°ijφmaΦe majφ schopnost pr∙m∞rovat na danΘm bod∞ p°φchozφ signßly a zlepÜovat tak v²sledky. Pro n∞kterΘ aplikace (sledovßnφ vozidel v reßlnΘm Φase atd.) je vÜak nutnΘ vyu₧φt tzv. DGPS (diferencißlnφho GPS) ke zv²Üenφ p°esnosti. Diferencißlnφ GPS je zalo₧en na relativnφm stanovovßnφ odchylek od znßmΘ polohy. Do bodu o znßm²ch sou°adnicφch umφstφme tzv. referenΦnφ stanici GPS a porovnßvßme skuteΦnou a nam∞°enou polohu. Z porovnßnφ zφskßme opravy (diference), kterΘ se pomocφ komunikaΦnφ linky (VKV, dlouhΘ vlny) zavedou v omezenΘ oblasti (okruh cca 300 û 400 km) do GPS. To samoz°ejm∞ vy₧aduje dalÜφ technickß za°φzenφ, ale p°esnost v poloze lze zv²Üit a₧ na 5 m.
Tak to fungovalo do 1. 5. 2000. P°esto₧e USA plßnovaly do roku 2006 postupn∞ zruÜit ruÜenφ signßlu pomocφ SA, p°iÜla 1. kv∞tna p°ekvapivß a pro nßs u₧ivatele velmi p°φjemnß zprßva, ₧e prezident Clinton oznßmil ukonΦenφ ·myslnΘho sni₧ovßnφ p°esnosti signßlu GPS. To znamenß, ₧e civilnφ u₧ivatelΘ GPS budou moci urΦovat polohu a₧ desetkrßt p°esn∞ji ne₧ doposud. Jak je to s p°esnostφ GPS s SA a bez SA, je vid∞t na nßsledujφcφm obrßzku.
Jestli₧e reßlnß p°esnost v ╚R se pohybovala okolo 50 m, dnes se dß hovo°it o p°esnosti 5 û 10 m. To znamenß velkΘ zp°esn∞nφ a zkvalitn∞nφ pou₧itφ GPS v nejr∙zn∞jÜφch aplikacφch. Samoz°ejm∞ to bude mφt vliv i na pou₧itφ DGPS, ale mφsto °ßdovΘho rozdφlu mezi GPS a DGPS se dß oΦekßvat voln² p°echod mezi t∞mito p°esnostmi.
Zatφm jsme pominuli vyu₧itφ GPS v geodetick²ch aplikacφch, tam je mo₧nΘ dosahovat v rßmci omezenΘho prostoru p°esnostφ v mm, ale zde nejde o m∞°enφ v reßlnΘm Φase, n²br₧ o m∞°enφ na znßm²ch i nov∞ m∞°en²ch bodech a nßslednΘ zpracovßnφ ·daj∙ (postprocessing) specißlnφmi programy. Samoz°ejm∞ ₧e geodetickΘ GPS p°ijφmaΦe jsou pat°iΦn∞ drahΘ a jsou zalo₧eny na fßzov²ch m∞°enφch.
GPS mß takΘ svΘ nev²hody û p°edevÜφm nemo₧nost m∞°it v podzemφ, v budovßch, je t°eba poΦφtat se zhorÜenφm v hustΘ zßstavb∞ Φi porostu, a to z prostΘho d∙vodu nutnosti p°φmΘ viditelnosti mezi GPS p°ijφmaΦem a satelity.
Dß se oΦekßvat velk² boom v oblastech spjat²ch s urΦenφm polohy prakticky Φehokoliv a souvisejφcφch aplikacφ. Je to i rßna pro systΘm Glonass, pro evropskΘ zßm∞ry Galileo, ale i pro °adu poskytovatel∙ signßlu DGPS. Nynφ se podφvejme, jak² je plßn modernizace GPS. Je plßnovßno nasazenφ druhΘho civilnφho signßlu C/A na frekvenci L2 v roce 2005. Je plßnovßn t°etφ civilnφ signßl na novΘ vln∞ L5 v roce 2007 (pro civilnφ letectvφ) a zßrove≥ novΘ vojenskΘ signßly M na vlnßch L1 a L2. Zßrove≥ jsou p°ipravovßny novΘ bloky dru₧ic II F (a v²hledov∞ dru₧ice novΘ generace, tzv. GPS III), dopln∞nφ o 18 dodateΦn²ch dru₧ic atd. Z hlediska vojenskΘho je dnes mo₧nΘ ruÜit GPS jen nad oblastφ konfliktu tak, aby u₧ivatelΘ mimo danΘ teritorium nadßle mohli pln∞ vyu₧φvat mo₧nostφ GPS.
GPS je dnes sv∞tov²m standardem satelitnφ navigace dφky politice USA. S vyu₧itφm GPS je poΦφtßno ve vÜech oblastech navigace, to znamenß v leteckΘ navigaci (kde zvyÜujφcφ se p°esnost a spolehlivost GPS povede k vyu₧φvßnφ GPS i pro p°iblφ₧enφ a p°istßnφ), v nßmo°nφ navigaci p°i navigaci v pob°e₧nφch vodßch, v p°φstavech, v °φΦnφ doprav∞, v kosmickΘ navigaci pro celou °adu komerΦnφch satelit∙ na r∙zn²ch ob∞₧n²ch drahßch, ale i pro podporu r∙zn²ch vesmφrn²ch prost°edk∙ a pro jejich operace v prostoru i pro jejich nßvrat na Zemi. Pro nßs nejzajφmav∞jÜφ je bezesporu pozemnφ navigace. Jednak jde o vyu₧itφ navigace v reßlnΘm Φase jak v osobnφ p°eprav∞, tak i v nßkladnφ a hromadnΘ doprav∞, kdy p°i spojenφ s elektronick²mi mapami a dalÜφmi ·daji v rßmci navigaΦnφch za°φzenφ u₧ivatel dostßvß plnohodnotn² navigaΦnφ a informaΦnφ servis.
Automobilovß navigace
Pro osobnφ a komerΦnφ automobilovou navigaci majφ dnes tΘm∞° vÜechny automobily vyÜÜφ t°φdy mo₧nost rozÜφ°enφ vybavenφ automobilu o navigaΦnφ za°φzenφ. Jak takovΘ za°φzenφ vypadß, je vid∞t na p°φkladech navigaΦnφch za°φzenφ Carin.
Jde jak o jednoduÜÜφ za°φzenφ, tak i o za°φzenφ s velk²m grafick²m displejem a hlasov²mi v²stupy.
NavigaΦnφ za°φzenφ krom∞ vedenφ po zvolenΘ trase obsahuje takΘ °adu databßzφ (tzv. bod∙ zßjmu û Point of Interest Information) v desφtkßch kategoriφ.
Jsou to nap°. informace o letiÜtφch, autoservisech, zastßvkßch a ₧elezniΦnφch stanicφch, nemocnicφch, hotelech, kinech, ulicφch, parkoviÜtφch, Φerpacφch stanicφch, Ükolßch, obchodech, sportovnφch komplexech, turistickΘ informace atd.
Situace v ╚eskΘ republice
V souΦasnΘ dob∞ je rozÜφ°enφ t∞chto prost°edk∙ podmφn∞no existencφ odpovφdajφcφch dat. Dosud ka₧d² systΘm m∞l i sv∙j vlastnφ datov² formßt, tudφ₧ zde byla nekompatibilita datov²ch CD. Mßte navigaΦnφ systΘm od urΦitΘho v²robce? Pak si musφte koupit i odpovφdajφcφ CD, kterΘ umφ s vaÜφm navigaΦnφm systΘmem pracovat. Proto takΘ dosud nenφ k dispozici ╚eskß republika ani pro jedno z hlavnφch navigaΦnφch za°φzenφ na trhu a majitelΘ automobil∙ s navigacφ se marn∞ pφdφ po datech pro ╚R. Snad se vÜak bl²skß na lepÜφ Φasy. Nap°φklad americkß firma NavTech, producent a dodavatel dat nap°. pro BMW, Hondu, Lexus, Mercedes,v lo≥skΘm roce p°iÜla s "otev°en²m" formßtem dat pro navigaci, formßtem SDAL.
Ten by m∞l umo₧nit to, co znßme nap°. z hudebnφ scΘny. Na jakΘmkoliv hardwarovΘm p°ehrßvaΦi p°ehrajete CD libovolnΘho producenta. V∞°me, ₧e se formßt ujme a posune navigaci v automobilech blφ₧e k zßkaznφkovi. V ka₧dΘm p°φpad∞ dobrß zprßva pro nßs je to, ₧e velcφ v²robci se intenzivn∞ zajφmajφ o dostupnost a ceny dat ╚eska pro vyu₧itφ prßv∞ v navigaΦnφch systΘmech.
V²hledy GPS
Vyu₧itφ GPS je samoz°ejm∞ takΘ ve sledovßnφ vozidel v reßlnΘm Φase, kterΘ slou₧φ pro °φzenφ pohybu nap°. policejnφch Φi zßchranß°sk²ch t²m∙. Druhou mo₧nostφ je tzv. pasivnφ sledovßnφ vozidel (firemnφho vozovΘho parku) se zßznamem trasy do pam∞ti za°φzenφ a s dostateΦn²mi kontrolnφmi mo₧nostmi, s v²stupy pro knihy jφzd atd.
I u nßs jsou systΘmy elektronick²ch map (nap°. GeoBßze), kterΘ podporujφ pou₧itφ a spoluprßci s GPS. Do budoucna bude jeÜt∞ velmi zajφmavΘ i vyu₧itφ v oblasti telekomunikacφ, propojovßnφ s mobilnφmi telefony pro lokalizaci tφs≥ov²ch volßnφ, vyhledßvßnφ nejr∙zn∞jÜφch informacφ (nejbli₧Üφ Φerpacφ stanice atd.), vyu₧itφ k p°esn²m geodetick²m m∞°enφm Φi mapovacφm pracφm, v meteorologii, v²zkumu Zem∞ a ve stovkßch dalÜφch aplikacφ.
SystΘm GPS se tedy stal skuteΦn∞ globßlnφm za°φzenφm, kterΘ poskytuje u₧itek p°i nejr∙zn∞jÜφch aplikacφch, od obchodnφch a₧ po zßchrannΘ nasazenφ, a spoleΦnost dneÜnφch n∞kolika milion∙ u₧ivatel∙ po celΘm sv∞t∞ se jist∞ velmi rychle rozroste.
