Хотел начать эту статью со слов “здравствуй мой маленький друг, хочешь я расскажу тебе сказку”, т.к. сегодня, на примере системы GPS, мы будем вспоминать школьный курс физики и геометрии. Но мы же взрослые люди? У нас бизнес как ни как, поэтому – “И снова здравствуйте!”

С чего это я решил писать о том, чего в интернете и так хватает? Все очень просто, большинство материалов по системам GPS написаны сухим, официальным языком с использованием технических узкоспециализированных терминов из области телекоммуникаций, а у нас тут, вроде как, легкая, ненавязчивая, можно сказать неформальная обстановочка, и поэтому мы будем говорить просто о сложном.

И так, ПЗЫ (простите, раскладку забыл переключить) GPS – это Global Positioning System,  что в переводе на человеческий звучит, как система глобального позиционирования, и представляет из себя кучу (31, согласно википедии) кружащихся над землей спутников, ну и кучу (с этой цифрой посложнее) оконечных пользовательских устройств с GPS – приемниками. А это автомобильные навигаторы, ноутбуки, планшеты и практически все современные мобильные телефоны. Есть еще и узкоспециализированные устройства, которые используются военными, геодезистами, морскими и авиа службами, их конечно поменьше, но тем не менее система GPS плотно вошла в нашу жизнь и никуда уходить не собирается.

Ну да ладно, и как же это все работает? Для начала вспомним курс геометрии, а именно то, как определить координат вершины треугольника зная координаты двух вершин и длину трех его сторон. Вот:

И хотите верьте, хотите нет, но для того чтобы найти сторону В всего-то нужно решить систему относительно x и y:

Но лучше поверьте мне на слово, рекомендую.

Ну и зачем нам нам эта формула, и треугольник, да еще и перевернутый? – спросите вы.

А все очень просто, потому что в жизни это выглядит примерно вот так:

Но живем то мы не в плоском мире, поэтому для определения координат в трехмерном пространстве нам понадобится как минимум три спутника.

 

Трех спутников для точного определения координат нам хватило бы, если бы наша Земля была идеальным шаром, ну или хотя бы эллипсоидом , а так, она больше похожа на некий избитый ногами арбуз, упавший с высоты около 1 метра. То есть для вычислений с поправкой на высоту, горы, там всякие, холмы, помехи ионосферы, отраженные радиосигналы и тому подобное, нам нужно не менее четырех спутников. А по факту, получается что чем больше спутников попадает в “поле зрения” нашего GPS-приемника – тем выше будет точность.

А как же с определением расстояния от спутников и до навигатора? Нам же нужно, согласно формуле приведенной выше, обладать еще и этой информацией. Для полной картины немножко вспомним физику и математику. И так (барабанная дробь) формула:

E=mc²

Снова шучу:), не обращайте внимания. На самом деле все гораздо проще, расстояние можно посчитать с помощью формулы из 4-го класса:

S=V*t

где S – расстояние (путь), V – скорость а t – время.

Если не углубляться слишком глубоко, то на орбите кружится рой спутников, и в строго определенные моменты времени (это называется синхронизация) посылают на землю пакеты информации в которых содержатся данные о том в какое именно время и из какого именно места (каждый спутник точно знает в каком месте относительно Земли на данный момент времени он находится) он отправил своей антенной эту самую информацию. GPS-приемник тоже должен быть синхронизирован по времени со спутниками, и вот когда он получает пакет информации, в котором прописано время отправки, то видит что пакет пришел не мгновенно, а через некоторое время.

А зная скорость (V) распространения электромагнитного сигнала (радиоволны, то есть), которая  равна скорости света (299 792 458 м/с, физика, класс 8-ой), зная время (t) через которое доходят пакеты от спутника, мы можем вычислить расстояние от каждого спутника до приемника.

И так, мы вернулись к началу статьи, а именно к треугольнику и формуле, с помощью которой определяли координаты неизвестной вершины (GPS-приемника) зная координаты  двух вершин треугольника (спутников) и длины трех сторон (время на скорость света), и при очень большом желании и избытке свободного времени – можем заняться просчетами любой точки на Земле.

Но мы то взрослые люди, нам незачем самим заниматься такой ерундой, пускай GPS – приемники считают, ведь это они, такие себе, гибриды радиоприемника с калькулятором.

Но это все была теория, причем весьма и весьма упрощенная, а на практике, если к GPS-приемнику прикрутить экран и загрузить карту – то получится GPS-навигатор, а если вставить SIM-карточку мобильного оператора и включить мобильный интернет, для передачи информации – то получим GPS-трекер, а если трекер вставить в транспортное средство и подключить датчик уровня топлива – мы узнаем где и когда водитель дядя Ваня сливал солярку с колхозного трактора))).

Вот так легко и ненавязчиво, мы подошли к тому, что на базе системы GPS можно формировать различные технические решения и услуги. Будьте с нами и следите за обновлениями блога. До скорых встреч (мой маленький друг)))) .