Global Positioning System
its ya boi daud
GPS-systemets virkemåte
NAVSTAR-satellittene kretser rundt jorden to ganger per døgn i nøyaktig beregnete baner, og sender radiosignaler som inneholder blant annet opplysninger om tidspunktet signalet ble sendt ut fra satellitten, om satellittens bane og andre satellitters bane. GPS-mottakeren tar imot denne informasjonen og regner ut sin egen posisjon ut fra avstand og posisjon i forhold til satellittene den tar imot signaler fra. Signaler fra tre satellitter gir en todimensjonal posisjonsangivelse: bredde og lengde. Hvis mottakeren har kontakt med fire satellitter eller mer, kan posisjonen rapporteres i tredimensjonalt format: bredde, lengde og høyde. Satellittene inneholder meget nøyaktige atomur, og på bakgrunn av forskjellen kan GPS-mottakeren sammenligne tidspunktet et signal er sendt fra en satellitt med tidspunktet det ble mottatt. Tidsforskjellen forteller GPS-mottakeren hvor langt unna satellitten er. Nå, med avstandsmål fra noen flere satellitter, fastsetter GPS-mottakeren sin posisjon. Mange mottakere kan også vise den eksakte posisjonen grafisk på et kart.
Fordi tid kan angis så nøyaktig med GPS, kan satellittene også brukes til å styre klokker.
Digitale kart
Det finnes flere typer digitale kart som kan lastes inn i GPS-mottakeren, beregnet for bilkjøring, navigasjon til sjøs, flyging og for fotturister. Disse kan programmeres med veipunkter, ruter og alarmer som gjør det enklere å navigere i ukjent terreng/farvann. I mange situasjoner er det likevel viktig å ha tradisjonelle navigasjonshjelpemidler som papirkart, kompass, klokke, passer og linjal i tilfelle strømforsyning eller radiosignaler svikter.
Kartreferanser
GPS-mottakerene kan gi posisjonsbestemmelse i et stort antall typer kartreferanser. Den vanligste internasjonalt er grader og desimalminutter (desimalgrader samt grader, minutter og sekunder brukes også), nord eller sør og øst eller vest. UTM-koordinater er et annet standard rutenett for hele kloden som brukes mye på gradteigskart (f.eks. de norske topografiske kartene i målestokk 1 : 50 000). Dette brukes bla. av militæret, AMK-sentraler, ambulanser, politi, hjelpekorps, brannvesen og skogbrannovervåkning. Det militære koordinatsystemet MGRS som er en enklere måte å skrive dette på, brukes fremdeles på disse kartene.
Felles norsk referanse
Norge dekker sonene 32–36 i UTM-systemet, soner 29–37 om vi tar med alle havområder. Det kan være en feilkilde ved registrering av posisjoner ved bruk av GPS. Det er derfor vanlig å benytte UTM sone 33 som en felles referanse for geografiske data som skal dekke hele Norge, og det er den som benyttes i de fleste digitale norske online karttjenester og digitale brukersteder som Artsobservasjoner. De fleste håndholdte GPS-er har imidlertid ikke noe valg for å gi fast UTM 33, det må stilles inn som «Brukerrutenett» i din GPS, med innstillingene:
- Type:UTM
- Feil forandret østlengde: +500 000 m
- Feil forandret nordlengde: 0 m
- Skala: +0,9996
- Lengdegrad opprinnelig: E015°00,00
- Opprinnelig breddegrad: 0°00,00
i did not do diss
Nøyaktigheten for en vanlig mottaker under meget gode forhold kan være på ca. 7 meter (uten korreksjonssignaler). Korreksjonssignaler fra landbaserte GPS-stasjoner kan forbedre nøyaktigheten ytterligere til noen centimeter, men dette krever spesialutstyr. GPS blir med denne nøyaktigheten brukt til blant annet veibygging, tomteoppmåling og brøyting av vei. Før 2. mai 2000 var det sivile posisjonssignalet av militære hensyn satt til en nedre nøyaktighetsgrense på ca. 100 meter, men etter denne datoen har alle tilgang til et mer presist signal.
I Europa ble det satellittbaserte korreksjonssystemet EGNOS erklært operativt 1. oktober 2009. Flere år før dette var mange mottakere klare for å motta slike signaler. For de mottakerne som kan behandle disse korreksjonssignalene, forbedres nøyaktigheten til rundt 2 meter.
Virkemåten
En GPS-mottaker må være låst på signalet fra minst tre satellitter for å kalkulere en to-dimensjonal posisjon (bredde, (nord/sør) og lengde, (øst/vest)) og bevegelse. Med fire eller flere satellitter i sikte, fastsetter mottakeren sin tre-dimensjonale posisjon (bredde, lengde og høyde). Etter at posisjonen er fastsatt, kan GPS-enheten kalkulere annen informasjon, slik som fart, peiling, spor, turlengde, avstand til destinasjon, soloppgang og solnedgang.
NAVSTAR krever svært nøyaktige tidsberegninger. For at GPS-systemet skal virke, er det nødvendig å ta hensyn til relativistisk tidsforskyvning, et fenomen forbundet med relativitetsteorien, både den spesielle og den generelle. I korte trekk går dette ut på at ett sekund for en observatør på jorden, ikke er den samme tidslengden som ett sekund for en satellitt med enorm fart i bane rundt jorden – eller omvendt. Dermed blir beregningen av tidspunkt og tidsforskjeller enda mer komplisert, og noe man absolutt må ta hensyn til i beregningen av posisjon. GPS er derfor et håndfast bevis for at de relativistiske bevegelsesligningene er korrekte.
Militært bruk
Det var det amerikanske forsvaret som begynte å bruke NAVSTAR GPS, blant annet til styring av missiler (eksempelvis Tomahawk-missiler) og bomber (JDAM). Det brukes også til navigeringssystemer ombord i fly, båter og liknende.
Det norske forsvaret har gjort forsøk på å «jamme» GPS-systemet ved å sette opp en falsk GPS-stasjon som bevisst sendte feilinformasjon.
Privat bruk
GPS er i dag i utstrakt sivil bruk, i biler, fly, båter og for turgåere. De ledende produsentene av GPS-mottakere for privat bruk er: Garmin, Magellan, Mio og TomTom.
GPS har også gitt blinde og svaksynte en mulighet å bevege seg i ukjente omgivelser uten ledsager. (Artikkel om GPS for synshemmede)
Referanser
Se også
- Assisted Global Positioning System (A-GPS)
- GLONASS
- LORAN – bakkebasert radionavigasjon
- Radio
- Radiostyrt ur
- Carputer
- Bilnavigasjon
- Geocaching – et spill, en sport eller en fritidsaktivitet som innebærer bruk av en satellittnavigator (GPS-mottaker) i en form for skattejakt etter utlagte turbokser, inneholdende minimum en loggbok. Geocachere (deltagerne i spillet/sporten) som finner boksen logger besøket sitt i loggboken.
Eksterne lenker
- Radionavigasjon (DGPS) Kystverket.no.
- GPS: Global Positioning Systems & Math En kort innføring i teorien bak GPS.
- GPS.no Stort norsk nettsted om GPS.
- geocaching.com – et spill, en sport eller en fritidsaktivitet som innebærer bruk av en satellittnavigator (GPS-mottaker) i en form for skattejakt etter utlagte turbokser, inneholdende minimum en loggbok. Geocachere (deltagerne i spillet/sporten) som finner boksen logger besøket sitt i loggboken.
