Журнал «Вокруг Света» №12 за 2006 год

Искусство позиционирования

Мобильная телефония и спутниковое позиционирование — GPS, Global Positioning System — стали, без сомнения, двумя лучшими hi-tech-изобретениями прошлого века. И то, и другое не рискнули представить в своих прогнозах относительно XX века даже такие дерзкие фантасты, как Иван Ефремов и Станислав Лем. «А как же компьютеры? — спросит озадаченный читатель. — А как же космические корабли?» Ответ прост: компьютеры и корабли на самом деле всего лишь техническая база для создания двух этих чудес, которыми сегодня пользуется практически половина населения 3емли, напрямую или опосредованно.

Конечно, и компьютеры, и космические корабли станут в будущем «локомотивом» еще многих повседневных чудес, о которых мы сегодня, возможно, и не догадываемся, но мобильная связь и GPS уже с нами. Давайте поговорим о последнем. По масштабам использования GPS сегодня, конечно, не стоит сравнивать с сотовой телефонией. Хотя стоит уточнить, что эти масштабы сильно различаются в разных странах. Например, на Западе и в Штатах большинство продаваемых автомобилей изначально снабжены встроенной системой позиционирования. В России в этом смысле дела обстоят не так замечательно, и тому есть множество причин, главная из которых, скорее всего, слабая информированность соотечественников о возможностях GPS. Простенький GPS-навигатор стоит сегодня не дороже среднего «мобильника». Приобретя его, вы всегда сможете узнать точные координаты своего местонахождения, в какую бы точку земного шара вы ни попали. Зачем? Если вы не можете оторваться от дивана, то, может, и впрямь незачем. Но стоит вам отправиться в гости по незнакомому адресу (и даже по знакомому: навигатор вполне способен предложить вам новый краткий маршрут вместо привычного) или же на рыбалку, в лес, в горы, в любое путешествие, прихватив с собой небольшой GPS-приборчик, и уже в следующий раз вы не захотите ехать без него.

Что такое GPS?

Впрочем, начнем с того, что попытаемся понять, как все это работает. Система глобального позиционирования состоит из:

 — некоторого количества специальных искусственных спутников (для полного и постоянного покрытия всей Земли их должно быть как минимум 24, но наиболее популярная на сегодня (и практически единственная полноценно действующая) американская система NAVSTAR включает в себя целых 28 (правда, некоторые из них — запасные);

 — наземного комплекса управления, держащего, что весьма важно, в актуальном состоянии спутниковые часы (они синхронизируются с находящимися на Земле специальными атомными часами), отслеживающего с высокой точностью реальное местоположение спутников и, при необходимости, корректирующего их орбиты; — и, само собой, — из GPS-приемников самого разного класса, от стодолларовых любительских до сложнейших профессиональных. Кроме того, на Земле могут располагаться специальные радиомаяки, позволяющие значительно повысить точность измерений.

Итак, объект, находящийся на Земле, при помощи GPS-приемника ловит радиосигналы с трех, а лучше — с четырех спутников системы, синхронизирует с ним свои часы, а дальше измеряет время прохождения радиосигнала со спутника и вычисляет таким образом расстояние до него. Сопоставляя эти расстояния для трех или четырех видимых спутников с помощью несложных тригонометрических построений, которые многие помнят еще по старшим классам средней школы (конечно, на деле эти вычисления значительно сложнее, но основной принцип — тригонометрический), прибор вычисляет свои географические координаты с точностью до нескольких метров. Можно даже определить высоту над уровнем моря, хотя эти измерения обычно получаются менее точными. Если же объект движется, то по координатам в разные моменты времени определяются направление и скорость движения.

На первый взгляд все кажется очень простым — только, как и в случае с мобильной телефонией, для всего этого нужна суперсложная инфраструктура, которую может создать только высокоразвитая цивилизация!

Путь к точности