GPS - ghid complet. Funcționare. Utilizări. Avantaje

GPS, tehnologia creată de americani în scop militar, a revoluționat, în ultimii 50 de ani,  modul în care ne deplasăm pe uscat, pe apă și prin aer.

Informații generale despre sistemul de navigație GPS

• Ce este sistemul de navigație GPS
• Cum și unde funcționează sistemele de navigație cu GPS
• Utilizări ale sistemului GPS
• Aplicații în care este folosit sistemul GPS

Tipuri de echipamente ce pot folosi sistemul de navigație GPS

• Echipamente cu GPS pentru navigație
• Echipamente cu GPS pentru monitorizarea mișcării

Cum poți beneficia de GPS în viața de zi cu zi

Global Positioning System (GPS) - în traducere liberă din limba engleză „Sistem de Poziționare Globală” - este structura folosită astăzi în întreaga lume pentru a stabili rute de deplasare și pentru a afla poziția exactă a unor persoane sau obiecte.

Informații generale despre sistemul de navigație GPS

Ideea creării unui sistem de ghidaj i-a aparținut, prima oară, americanului J.W. Jones. Acesta inventase, în 1909, „Jones Live Map”, un sistem dedicat automobiliștilor. Deplasarea cu ajutorul invenției lui Jones era însă destul de anevoioasă, presupunând identificarea rutelor cu ajutorul unor hărți imprimate pe discuri și a unor cadrane speciale.

Pe măsură ce știința a evoluat, sistemele de ghidaj au devenit tot mai complexe. Astăzi, cel mai cunoscut dintre ele este GPS. A fost creat tot Statele Unite ale Americii, inițial în scopuri militare. Abia începând cu anul 1980 tehnologia a început să fie folosită pentru a ușura și a eficientiza transporturile civile și pentru a le înlesni munca cercetătorilor.

Ce este sistemul de navigație GPS

Sistemul GPS este format din 3 mari segmente:

1. Spațial. Pe orbită există 24 de sateliți care fac înconjurul Pământului de cel puțin două ori pe zi, la o înălțime medie de circa 20.000 metri față de sol. Fiecare dintre ei transmite date, pe frecvențe militare sau civile, către receptorii de la sol. Primul astfel de satelit dintre cei 71 lansați cu succes a ajuns pe orbită în anul 1978.

2. De control. Sateliții sunt controlați, la acest moment, printr-o rețea terestră de antene și centre de control. Sistemul se numește Architecture Evolution Plan (AEP) și a fost pus în funcțiune în 2007. Guvernul Statelor Unite informează că, în câțiva ani, AEP va fi complet înlocuit de un sistem mult mai performant, numit Next Generation Operational Control System (OCX).

3. Al utilizatorilor. Este format din totalitatea celor care folosesc datele furnizate de sistem, în scopuri militare și civile. Fiecare utilizator civil poate, cu ajutorul receptorului său, să acceseze date provenite, simultan, de la 4 sateliți. În schimb, forțele aeriene americane navighează folosind date de la 24 de sateliți, simultan.

Cum și unde funcționează sistemele de navigație cu GPS

În orice moment, orice receptor de GPS - de tipul celor încorporate în navigatoare, în telefoanele mobile și smartwatch-uri - primește semnale electromagnetice, transmise cu viteza de de 50 biți/secundă de 4 dintre sateliți, simultan. Computerul încorporat al GPS-ului identifică distanța față de fiecare satelit și, în baza ei, îți stabilește poziția curentă.

De fapt, datele provenite de la 3 sateliți sunt suficiente pentru a stabili cu precizie locația receptorului. De aceea, metoda de localizare se numește și triangulație. Semnalele celui de-al patrulea satelit sunt redundante și sunt folosite doar pentru confirmare.

Utilizări ale sistemului GPS

Funcția primară a sistemului este de a-ți comunica, în permanență, poziția pe care o ai. Coordonatele tale nu ți-ar fi, însă, de niciun folos, dacă n-ar fi suprapuse pe o hartă cu locuri recognoscibile și drumuri pe care să le urmezi către destinația ta.

Iată care sunt cele mai frecvente 4 utilizări ale sistemului GPS:

• Localizare

Stabilirea poziției unui punct, prin sistemul GPS se face prin determinarea:

1. pseudo-distanței. Distanța dintre satelit și receptor se calculează prin cronometrarea timpului de care are nevoie semnalul radio pentru a o parcurge. Undele radio se propagă cu viteza luminii, adică 300.000 km/s. Fiecare satelit are un semnal distinct numit secvență PRM (parțial-response modulation), astfel încât receptorul știe la ce se raportează.

sau

2. a fazei. Distanța dintre satelit și receptor e împărțită într-un număr întreg de lungimi de undă și o fracțiune de lungime de undă. Această metodă necesită utilizarea unui receptor mai performant. Măsurătoarea e, însă, mult mai precisă (cu o eroare de 10-20 mm). Dezavantajul ei este că necesită o staționare de cel puțin 10 minute într-un punct, timp în care receptorul trebuie să fie absolut imobil și să aibă conexiune la satelit.

• Navigație

Receptorul este componenta sistemului GPS care suprapune poziția triangulată pe hărți. În acest fel, dispozitivul GPS - fie el unul dedicat sau doar o aplicație de mobil - îți poate indica, în orice moment, unde te afli, în raport cu o rută de deplasare presetată.

Pentru a fi cu adevărat util navigaţiei, software-ul de cartografiere GPS trebuie să fie actualizat. Companiile de cartografiere digitală lucrează constant la asta, în condițiile în care, anual, mai bine de 5% dintre drumuri sunt modificate sau reconfigurate.

• Urmărire

Un sistem de urmărire prin GPS are 3 componente principale:

1. un server conectat în permanență prin Internet/GPS cu receptorii
2. un receptor de GPS (un telefon mobil e suficient)
3. un program de monitorizare, care rulează și hărțile traseului pe care se deplasează receptorul.

Cu ajutorul unui sistem GPS, un antreprenor s-ar putea asigura, spre exemplu, că mașina sa de transport marfă nu se abate de la traseul stabilit.

• Mapare cu ajutorul GPS-ului

Cartografii folosesc sistemul GPS pentru a întocmi noi hărți. În funcție de specificul acestora, se deosebesc două tipuri de dispozitive dedicate GPS: cele pentru navigația auto și cele topografice.

Dispozitivele auto conțin doar hărți stradale și informațiile aferente, fiind aproape inutile în afara drumurilor publice. Sunt cele mai indicate, însă, atunci când călătorești mult în oraș și ai nevoie să găsești repede adrese diverse.

GPS-urile topografice au fost gândite special pentru zonele din afara rețelei stradale. De multe ori, însă, ele pot face față cu succes și cerințelor traseelor urbane.

Aplicații în care este folosit sistemul GPS

În prezent, GPS este utilizat în numeroase domenii, începând cu apărarea, aviația și marina comercială și ajungând la orientarea pietonilor și a șoferilor, la întocmirea hărților, la cercetarea seismică și realizarea unor studii climatice.

• Traseul optim cu ajutorul GPS-ului

Atât echipamentele cu GPS dedicate pentru navigație, cât și aplicațiile de tip A-GPS (Assisted GPS) suprapun poziția triangulată pe o hartă. Dacă dispozitivul pe care îl folosești dispune de hărți actualizate, îți va putea indica traseele cele mai rapide și mai puțin aglomerate pe care le-ai putea urma.

Devenite interactive, aplicațiile A-GPS pot, de asemenea, să îți ofere informații despre starea drumului pe care urmează să îl parcurgi, despre aglomerație, despre filtrele de poliție și accidentele petrecute, de curând, pe ruta respectivă.

• Folosirea GPS-ului în aviație

Aviația fost unul dintre primele domenii în care a fost introdusă tehnologia GPS, după ce a devenit accesibilă în mediul civil. Astăzi, aproape toate avioanele de linie ies din fabrică având un receptor dedicat utilizării GPS.

Dealtfel, GPS este unul dintre cele mai utile instrumente pe care un pilot le are la dispoziție. Sistemul furnizează, în timp real, date legate de viteza aparatului de zbor și de poziția sa în raport cu aeroporturile.

• Folosirea GPS-ului în agricultură

Traseul utilajelor agricole prevăzute cu GPS poate fi urmărit cu strictețe. Soluția este eficientă, în special, în cadrul campaniilor de aplicare a tratamentelor pentru culturi. Urmărind traseul pe care l-au urmat combinele, spre exemplu, un fermier își poate da seama dacă erbicidele și pesticidele au fost aplicate pe întreaga suprafață cultivată.

• Folosirea GPS-ului de către sportivi

Sportivii folosesc dispozitivele cu GPS - cel mai adesea încorporate în telefoane mobile și smartwatch-uri - pentru a calcula cu acuratețe distanțele parcurse și vitezele înregistrate pe traseu. În comparație cu accelerometrele din brățările de fitness, GPS oferă rezultate precise.

Tot GPS se poate folosi, însă, și pentru sporturi mai statice care au nevoie doar de localizare, cum ar fi golful.

• Folosirea GPS în industria apărării

Armata Statelor Unite este cea care folosește, în cea mai mare proporție, sistemul GPS. Segmentul militar al sistemului, creat de Departamentul american de Apărare, se numește Navstar GPS și funcționează la capacitate maximă din anul 1995.

Acum, în cooperare cu Boeing, Forțele Aeriene ale SUA lucrează la înlocuirea sateliților de generație mai veche, numiți Block I, II și II A, cu sateliți moderni, numiți Block II F. Operațiunea a început în anul 2001 și este, încă, în curs.

Folosind GPS la capacitate maximă, vehiculele americane primesc coordonate de deplasare precise, indiferent de oră, vreme sau poziția lor pe Glob.

• Folosirea GPS pe mare

Primul sistem GPS adaptat navigării pe mare a fost introdus în anul 1985. El le permite marinarilor militari și civili să măsoare mai bine viteza de deplasare a navei și să îşi stabilească poziția cu precizie.

Aplicația ușurează deplasare pe mare, dar, totodată, contribuie la eficientizarea activității din marile porturi ale lumii.

Oceanografii folosesc din ce în ce mai mult sistemul GPS pentru a-și înlesni cercetările subacvatice, pentru a stabili poziția balizelor și pentru a cartografia fundul de mare.

Marina comercială folosește sistemul pentru a naviga către locurile ideale pentru pescuit și pentru a urmări migrația populațiilor de pești.

• Folosirea GPS pentru siguranța persoanelor

Prin GPS Automatic Vehicle Location, serviciile pentru situații de urgență pot stabili care este mașina de intervenție cea mai apropiată de locul unui accident. De asemenea, sistemul poate fi programat astfel încât, atunci când un receptor părăsește traseul stabilit, să apeleze automat numărul unic de urgență.

• Alte utilizări ale GPS

În urmă cu aproape un an, platforma Amazon a efectuat prima livrare a unui colet folosind o dronă ghidată prin GPS. Dispozitivul a zburat 13 minute, la o înălțime de 122 metri și i-a dus unui britanic un dispozitiv de video streaming și o pungă de popcorn.

În Singapore, mai multe restaurante au înlocuit chelnerii cu drone, de asemenea ghidate prin intermediul GPS.

Tipuri de echipamente ce pot folosi GPS

În funcție de modul în care vei utiliza GPS, îți vei putea alege cel mai potrivit tip de receptor. Iată care sunt echipamentele GPS:

Pentru navigație

Pentru călătorii, poți alege fie un dispozitiv dedicat care receptează informații transmise în cadrul GPS, fie o aplicație pentru telefonul mobil, tabletă sau smartwatch.

• Echipamente cu GPS dedicate pentru navigație

Sunt cele mai indicate atunci când călătorești mult cu mașina. Iată ce să iei în considerare, atunci când te gândești să alegi unul:

● Avantaje:

1. Nu are nevoie de semnal 3G sau de conexiune la Internet pentru a indica poziția.
2. E mai precis și te poți baza mai mult pe el, când călătorești în sălbăticie. Are ecranul mai mare, iar traseul poate fi mai ușor de urmărit.
3. Nu întrerupe aplicația de navigare atunci când primești un apel sau un mesaj.

● Dezavantaje:

1. Nu folosește decât la navigare.
2. Rămâne în mașină, în permanență, de cele mai multe ori nefiind dotat cu funcție de orientare pentru pietoni

• Echipamente cu GPS cu aplicații pentru navigație

Sistemul A-GPS, instalat pe tablete, telefoane mobile și smartwatch-uri, este ideal pentru oraș. Uite 3 dintre cele mai cunoscute aplicații A-GPS care rulează pe sistemele de operare Android și iOS:

• Google Maps. Este preinstalată pe telefoanele cu Android. Îți permite să folosești hărțile online sau să le descarci și să le ai la dispoziție și după ce conexiunea la internet se întrerupe. Este o aplicație folosită în întreaga lume, așa că e ideală pentru călătoriile în străinătate. 
• Waze. Aplicația a fost creată special pentru cei care călătoresc în orașele aglomerate. Îşi bazează eficiența pe o comunitate de șoferi care comunică permanent starea drumurilor. 
• iGO. Este una dintre cele mai renumite aplicații GPS atât pentru iOS cât și pentru Android. A fost folosit, inițial, pentru dispozitivele dedicate de GPS și adaptate pentru a deveni un A-GPS.

Particularitatea constă în faptul că, în paralel cu datele de la sateliți, dispozitivele smart culeg informații din rețelele 4G și cele Wi-Fi, iar asta sporește viteza și precizia de stabilire a poziției. În sălbăticie, însă, în zonele în care pereții de stâncă blochează semnalul, erorile de localizare ale acestui sistem ajung și la 50 m.

Există și o soluție de compromis: telefonul poate fi cuplat, prin cablu sau Bluetooth, la un receptor GPS extern. În această situație A-GPS-ul telefonului este înlocuit de receptorul dedicat și astfel acuratețea localizării este incomparabil mai bună.

Pentru monitorizarea mișcării

Pe lângă că te ajută să te orientezi, GPS îți permite să monitorizezi, în permanență, poziția unor obiecte și persoane, cu ajutorul unor dispozitive simple. Iată-le:

• GPS Tracker

Sunt dispozitivele care se instalează pe mașini sau alte obiecte pe care vrei să le urmărești. Cele mai moderne dintre cele din gama de urmărire auto permit nu doar urmărirea și înregistrarea vitezei cu care se deplasează o mașină, ci și oprirea acesteia, printr-o comandă dată la distanță.

Tracker-ele performante vor putea triangula poziția unui vehicul, oriunde pe glob, cu o eroare de doar 10 metri.

• GPS Logger

Un dispozitiv de tip GPS logger memorează, la diverse intervale de timp, poziția actuală a receptorului GPS. Logger-ele moderne sunt prevăzute cu carduri de memorie și porturi USB. Unele pot fi chiar folosite ca memory stick-uri, pentru a descărca informațiile stocate pe calculator, unde vor fi analizate.

Formaturile comune de stocare a datelor sunt: GPX, KML și NMEA.

• Echipamente Smart cu GPS

Cele mai multe telefoane de tip smartphone și smartwatch-urile au încorporați receptori de GPS. Asta înseamnă că le poți folosi pentru a-ți triangula poziția și pentru a naviga pe uscat. În plus, poziția și viteza cu care aceste obiectele se deplasează pot fi urmărite, prin intermediul GPS. Tehnologia nu este, însă, accesibilă publicului larg.

Cum poți beneficia de GPS în viața de zi cu zi

Sistemul GPS îți poate fi de un real folos, în activitățile cotidiene. Iată 7 situații în care știi că te vei putea baza pe el:

• Traseul cel mai bun cu ajutorul GPS-ului

Chiar dacă ai mai bătut de multe ori un drum, merită să îl parcurgi, data viitoare, asistat de GPS. Indicațiile primite de la sateliți te-ar putea ajuta să eviți aglomerația, să găsești scurtături sau drumuri mai bune.

• Cum te ajuta GPS-ul să nu te pierzi

Atunci când receptorul de GPS triangulează poziția și o plasează pe o hartă, e imposibil să te pierzi, chiar în locurile pe care nu le-ai mai vizitat niciodată. Tot ceea ce trebuie să faci este să urmezi instrucțiunile de navigare pe care ți se indică dispozitivul GPS și vei ajunge la destinația dorită.

• Găsește-i pe cei dragi cu GPS-ul

Există mici receptoare de GPS care arată ca niște jucării colorate, pe care le poți plasa în buzunarul sau în ghiozdanul copilului, pentru a-i putea monitoriza, în permanență poziția.

• Folosește GPS și găsește obiectele pierdute

Telefoanele mobile și smartwatch-urile au receptoare de GPS încorporate. Nu uita să activezi funcțiile de tip „find my phone” și vei vedea, în permanență, pe o hartă, unde sunt obiectele tale. Chiar și după ți-au fost furate.

• GPS, util pentru sport si sănătate

Pentru a-ți furniza date precise, un soft de monitorizare a performanțelor sportive are nevoie de date comunicate de GPS. Cunoscând viteza cu care alergi sau altitudinea la care te antrenezi, softul îți va putea da informații complete referitoare, spre exemplu, la consumul tău caloric.

• Descoperă obiective interesante cu ajutorul GPS

Hărțile de pe dispozitivele dedicate GPS sau cele A-GPS includ, de regulă, pricipalele obiective turistice din locul pe care îl vizitezi. Folosește-le și te vei orienta mai ușor decât cu o hartă clasică. În plus, ai șanse mai mari să descoperi obiective despre existența căror nu știai.

• Păstrează-ți un jurnal al activităților favorite cu GPS

Dispozitivul dedicat GPS sau cel A-GPS memorează traseele pe care le parcurgi. Păstrează-le și vei avea un jurnal detaliat și precis al tuturor locurilor și obiectivelor pe care le-ai vizitat.

Deși a fost creat și folosit inițial doar în scopuri militare, GPS are acum un rol în tot ce înseamnă deplasare, la nivel global. Îl folosesc pietonii, mașinile, vapoarele și avioanele. E bun pentru a-ți găsi drumul, pentru a ține sub observație o persoană dragă sau pentru a recupera un obiect pierdut. Află totul despre cum să folosești eficient această tehnologie revoluționară, din ghidul complet de mai sus.

Sursa foto: Shutterstock