«Использование глобальной системы позиционирования (GPS) в маршрутных исследованиях»

Тема работы:

«Использование глобальной системы позиционирования (GPS) в маршрутных исследованиях»

Работу выполнил:  

     Нечесов Егор, 11 класс, МБОУ СОШ  №31, город Ростов-на-Дону

Цель работы:

Познакомиться с глобальной системой позиционирования;

Изучить историю создания, применение, значение и перспективы развития систем GPS;

Научиться применять GPS в маршрутных исследованиях.

Методы:

методы анализа и поиска информации,

маршрутные исследования.

Введение:
    Сегодняшний мир – это мир высоких технологий, новых возможностей. Научные разработки, врываясь в нашу жизнь, непосредственно влияют на все отрасли жизнедеятельности человека, включая и навигацию. Навигация это огромная отрасль науки и техники, сопряженная со многими аспектами деятельности человека. Она включает в себя теоретическое обоснование и практическое применение методов управления объектом и маршрутизацию, выбор оптимального пути следования объекта в пространстве. Появление глобальной системы позиционирования открыло новую веху в развитии навигации, использовании карт и ГИС (геоинформационных систем) – спутниковую навигацию.

     О спутниковых навигационных системах, в общем, и GPS в частности слышали все, пусть даже и отрывочно. Однако представить себе весь спектр задач, которые может выполнять GPS, в состоянии даже не каждый специалист. Мы постараемся выяснить, какие из них в большей степени влияют на нашу жизнь, и какие из них способны облегчить нашу жизнь. Системы спутниковой навигации настолько быстро проникают в нашу жизнь, что, скорее всего, в скором времени вытеснят обыкновенные бумажные карты.

История создания:
     Идея создания спутниковой навигации родилась ещё в 50-е годы. В тот момент, когда СССР был запущен первый искусственный спутник Земли, американские учёные во главе с Ричардом Кершнером наблюдали сигнал, исходящий от советского спутника и обнаружили, что частота принимаемого сигнала увеличивается при приближении спутника и уменьшается при его отдалении. Суть открытия заключалась в том, что если точно знать свои координаты на Земле, то становится возможным измерить положение и скорость спутника, и наоборот, точно зная положение спутника, можно определить собственную скорость и координаты.

     Реализована эта идея была через 20 лет. В 1973 году была инициирована программа GNSS, позже переименованная в NAVSTAR, а, затем, в GPS. Первый тестовый спутник выведен на орбиту 14 июля 1974 г. США, а последний из всех 24 спутников, необходимых для полного покрытия земной поверхности, был выведен на орбиту в 1993 г., таким образом, GPS встала на вооружение.

     Хоть NAVSTAR и создавалась в интересах военных, изначально предполагалось активно использовать ее и в гражданских целях. Именно поэтому Министерство обороны США при поддержке правительства страны вкладывало огромные средства в разработку «общечеловеческих» устройств для приема спутникового сигнала, ожидая в дальнейшем получить с их продаж неплохие дивиденды.

     В целях обеспечения государственной безопасности долгое время точность сигнала, передаваемого на гражданские приемники, была искусственно уменьшена специальным алгоритмом. Этот алгоритм был официально расшифрован в 2000 г. по указу президента США Билла Клинтона. С этого момента и началась популяризация технологии по всему миру.
    Аналогами глобальной системы позиционирования являются:

ГЛОНАСС – принадлежит министерству Обороны России. Одна из двух функционирующих на сегодня систем глобальной спутниковой навигации.

Бэйдоу – китайская спутниковая система навигации.

Galileo -  совместный проект спутниковой системы навигации Европейского союза и Европейского космического агентства.

IRNSS - индийская региональная навигационная спутниковая система.

Применение:
     Спутниковые приемники используются в морской навигации, аэронавигации. Большое значение GPS имеет в экстремальных ситуациях – например, при проведении спасательных операций. Также эта система используется в сейсмологии, геодезии, картографии.      Применяется она и в навигации: позволяет практически безошибочно выбрать конечную точку маршрута от исходного пункта к конечному пункту. Сегодня многие автомобилисты используют  GPS приёмники в своих автомобилях, что бы отслеживать маршрут движения. Логистические компании наблюдают за доставкой грузов с помощью спутникового мониторинга транспорта. Благодаря широкому распространению GPS-устройств, их можно  приобрести в любом магазине электроники. GPS - приемники также встраивают в смартфоны и КПК.

     Потребителям предлагаются различные программные продукты:

позволяющие видеть своё местонахождение на электронной карте;

имеющие возможность прокладывать маршруты с учётом дорожных знаков, разрешённых поворотов и даже пробок;

искать на карте конкретные дома и улицы, достопримечательности, кафе, больницы, автозаправки и прочие объекты инфраструктуры.

     Также в последнее время развивается геотегинг - процесс присоединения географических метаданных к различным информационным ресурсам.

Недостатки:

     Сигнал может не доходить до приёмника, или приходить со значительными искажениями или задержками.

     Невысокое наклонение орбит GPS ухудшает точность в приполярных районах Земли, так как спутники GPS невысоко поднимаются над горизонтом.

     Особенностью GPS считается полная зависимость условий получения сигнала от министерства обороны США.

Значение и перспективы развития:

     Хорошо ориентироваться на местности люди хотели с незапамятных времен. В техническом плане человечество сильно продвинулось: от секстантов до инновационных систем GPS-навигации. Сейчас самые сложные системы спутниковой навигации, позволяющие в считанные секунды определить местоположение объекта в любой точке земного шара, имеют размер чуть больше мобильного телефона. Разобраться с технической работой системы можно буквально за несколько минут.

     Развитие спутниковых систем говорит о том, что государства заинтересованы в развитии данной отрасли. После окончания развертывания систем Galileo и ГЛОНАСС, они, вместе с GPS, составят супергруппировку спутников, которая будет обеспечивать максимально качественный сигнал даже в самых неблагоприятных условиях – например, в плотной высотной городской застройке.

     Спутниковые системы навигации обладают обширной областью применения и  большим потенциалом, который еще полностью не реализован.  Сейчас развитие всех навигационных систем направлено на улучшение их качества,  увеличение территории покрытия и скорости работы.

Маршрутное исследование (приложение № 1):

     Маршрут: город Ростов-на-Дону – станица Ольгинская.

     Тип транспорта – велосипед.

     Длина маршрута (в одну сторону) - 29 км.