כל מערכות הניווט לרכב, אפליקציות הנהיגה ואפליקציות הניווט לנייד כמו Google Maps, כולם מסתמכים על GPS כדי להביא אותנו מנקודה A לנקודה B. אבל מה זה GPS ואיך זה עובד?
מהי מערכת המיקום הגלובלי?
מערכת המיקום הגלובלית (GPS) היא מערכת ניווט בבעלות ממשלת ארצות הברית המורכבת משלושה פלחים עיקריים:
- The Space Segment היא מערכת ניווט של לפחות 31 לוויינים, 24 (או יותר) מהם בדרך כלל בטיסה ופועלים. לוויינים אלה טסים בתוך מסלול כדור הארץ בגובה של 12, 550 מיילים. כל לוויין בודד בדרך כלל מקיף את כדור הארץ פעמיים ביום.
- קטע הבקרה היא רשת בינלאומית של תחנות בקרה העוקבות, מנטרות ומתחזקים את הלוויינים במסלול. תחנות בקרה אלו יכולות גם לשלוח נתונים או פקודות ללוויינים. מגזר הבקרה מורכב מ-16 תחנות פיקוח, שתי תחנות בקרה ראשיות (אחת ראשית ואחת חלופית), ו-11 אנטנות פיקוד ובקרה (ארבע אנטנות קרקע ושבע תחנות מעקב מרחוק של רשת בקרת הלוויין של חיל האוויר).
- פלח המשתמש מיועד לאזרחים ולמכשירי ה-GPS שלנו, הידועים גם כמקלטי GPS מכיוון שהם מקבלים אותות מהלוויינים במסלול כדי לאתר את המיקומים שלנו.
מי המציא את ה-GPS?
ארבעת האנשים שזוכים בדרך כלל להמצאת ה-GPS הם Ivan Getting, Bradford Parkinson, Roger L. Easton ו- Gladys West. לפי Lemelson-MIT, גטינג היה זה שחזה לראשונה את GPS כפי שאנו מכירים אותו כיום כרעיון הכולל שימוש ב"מערכת של לוויינים לייצור נתוני מיקום מדויקים עבור עצמים הנעים במהירות כמו טילים ומטוסים."
תרומתו של פרקינסון ל-GPS הגיעה ב-1972, כשלקח על עצמו את התפקיד הראשי בניהול תוכנית ה-GPS של משרד ההגנה של ארצות הברית. בתפקיד זה, פרקינסון הצליח להתבסס על הרעיונות המקוריים של גטינג. עד 1978, פרויקט פיתוח ה-GPS של פרקינסון, המכונה מערכת GPS NAVSTAR, הושלם ומדויק בתוך שלושה מטרים.
רוג'ר ל. איסטון תרם גם הוא לפיתוח ה-GPS וכונה "אבי ה-GPS". תרומתו של איסטון הייתה תוצאה של פתרון בעיה הקשורה למעקב אחר לוויינים. במאמץ לסנכרן את התזמון של תחנות המעקב, איסטון פיתח מערכת ניווט מבוססת זמן על ידי הצבת שעונים בלוויינים, המאפשרת להם לזהות בצורה מדויקת יותר את המיקום המדויק של המשתמשים על הקרקע. איסטון כינה את המערכת הזו "תזמון", ומשרד ההגנה האמריקאי בסופו של דבר שילב את התכונות שלה בפיתוח של מערכת המיקום הגלובלית.
אחרון חביב, גם המתמטיקאית גלדיס ווסט זוכה לזכותה על תרומתה לפיתוח ה-GPS. תרומתה של ווסט הייתה עבודתה בפיתוח מודל של כדור הארץ שהסביר את השינויים בצורת כדור הארץ שנגרמו על ידי כוח הכבידה וכוחות אחרים. מודל כדור הארץ של ווסט נחשב באופן נרחב כמרכיב יסודי בפרויקט ה-GPS.
איך עובד ה-GPS ואיך הוא מנוהל?
מערכת המיקום הגלובלית מסתמכת על הקשר בין לווייני GPS ומקלטים במכשירים התומכים ב-GPS. לפי חברת טכנולוגיית GPS Garmin, חברת טכנולוגיית GPS, מערכת המיקום הגלובלית פועלת כאשר לווייני GPS משדרים "אות ייחודי ופרמטרים מסלוליים המאפשרים למכשירי GPS לפענח ולחשב את המיקום המדויק של הלוויין."
מתוך שידור זה, מכשירי GPS מסוגלים לחשב את מיקום המשתמשים על ידי מדידת משך הזמן שלוקח לקבל את האות.לאחר מכן, החישוב הזה משולב עם מדידות המרחק ממספר לוויינים אחרים. על מנת לחשב נכון את קווי הרוחב והאורך של אדם, מכשיר GPS צריך לקבל אות משלושה לוויינים לפחות. חישוב גובה דורש אות של לפחות ארבעה לוויינים. רוב מכשירי מקלט ה-GPS יקבלו ויעקבו אחר האותות של לפחות שמונה לוויינים, אך מספר זה עשוי להשתנות בהתאם למיקום שלך ומה השעה.
לפי GPS.gov, מערכת המיקום הגלובלית מתוחזקת ומופעלת על ידי חיל האוויר האמריקני. חיל האוויר האמריקאי "מפתח, מתחזק ומתפעל" את 24 הלוויינים ותחנות הבקרה הממוקמות ברחבי העולם המרכיבות את המערכת.
מעבר למערכות GPS לרכב: שימוש יומיומי עבור GPS
GPS אינו מיועד רק למציאת הדרך הביתה. שימושים נוספים ל-GPS כוללים:
- מכשירי GPS לבישים, כמו שעוני GPS, יכולים לשמש כדי לעקוב אחר ילדים, חיות מחמד וקשישים.
- מל"טים בשליטת GPS משמשים לצילום תמונות ממעוף הציפור בסרטים. GPS משמש גם בתעשיית הסרטים לחיפוש מיקום.
- ניתן להשתמש ב-Geocaching כדי להגדיר ציד נבלות על ידי הסתרת פריטים במיקומים מסוימים, ולאחר מכן העלאת מפות באינטרנט כדי שאנשים אחרים יחפשו אותם עם מכשירי GPS.
- חברת החשמל המקומית שלך עשויה להשתמש ב-GPS כדי לעקוב אחר הפסקות חשמל.
