GLOBÁLNÍ POLOHOVÝ SYSTÉM

Josef Jiráček

Prožíváme období, kdy stále více technologií "kosmického věku" začíná pronikat do každodenního života. Jedním z příkladů je GPS - Global Positioning System (globální polohový systém), což je systém určování polohy a času. Původně byl vyvinut v USA pro vojenské účely a je spravován Ministerstvem obrany USA.

V posledních letech došlo díky technologickému pokroku k miniaturizaci GPS přijímačů, ke snížení jejich ceny a tím většímu rozšíření mezi řadu uživatelů. Systém našel uplatnění při mnoha aktivitách. Využívají je orgány státní správy, bezpečnostní složky, hasiči, geologický a radiační průzkum, motoristé, turisté a cestovatelé, rybáři, lovci, jachtaři, námořníci, letci a radioamatéři.

JAK GPS FUNGUJE?

Zemi obíhá na velmi přesných drahách 24 navigačních družic ve výšce asi 10 000 km dvakrát denně. Ty nepřetržitě vysílají informace o své poloze a času. GPS přijímač na Zemi dokáže tyto informace přijmout a dekódovat a vypočítat svoji přesnou polohu. Jedná se o dálkoměrnou metodu určení polohy. Aby GPS přijímač mohl vypočítat svoji polohu, musí mít informace alespoň od tří satelitů.

PŘESNOST

Přesnost je závislá na několika faktorech. Jedním je konstrukční přesnost, která je od 10-15 m (u navigačních přístrojů) až do několika milimetrů (u geodetických přístrojů). Tato přesnost je však provozovatelem systému úmyslně zhoršována podle tzv. Programu vybrané dostupnosti SA (Selective Availability), který je složitou náhodnou funkcí. Proto je skutečná dosahovaná přesnost v 95 % až 100 m. V praxi se tato umělá chyba projevuje tak, že se pevný bod zdánlivě pohybuje. Velikost uměle zaváděné chyby je ve vysílaném signálu rovněž zakódována. V budoucnu by však měla být tato chyba zrušena, neboť už dnes ztrácí na svém významu. Pro běžné využití je však přesnost 100 m naprosto dostatečná, pouze u měření nadmořské výšky je taková odchylka pro piloty a horolezce příliš velká. GPS tak sice nenahradí výškoměr, ale může zachránit život, třeba když při nečekané změně počasí se spolehlivě vrátíte v mlze do stanu, chaty nebo k autu.

Korekční signál pro zpřesnění polohy se získává tak, že v referenčním bodě se známou přesnou polohou je instalována stanice, ze které se snímané odchylky polohy vysílají do pohyblivého přijímače GPS, kde se naměřené údaje ihned opraví. Podle typu přístroje a způsobu zavádění korekcí lze pak získat přesnost určené polohy od jednotek metrů až řádově po milimetry. V ČR se diferencí zabývá několik komerčních organizací, ale největší význam pro běžného uživatele má asi referenční stanice na katedře radioelektroniky (ČVUT v Praze).

PŘIJÍMAČE GPS

Přijímač GPS v sobě zahrnuje citlivý radiový přijímač, přesné hodiny a výkonný mikropočítač. Jednotlivé typy se od sebe liší vnějším vzhledem a rozměry, typem displeje a softwarem. Jsou napájeny vesměs tužkovými bateriemi, které umožňují provoz 5-30 hodin, resp. z vnějšího zdroje. Přijímače dokáží současně sledovat 8-12 družic. Doba od zapnutí k prvnímu určení polohy se pohybuje podle typu v rozmezí 2-10 minut (měřítko kvality), určení polohy po znovuzapnutí bývá v rozmezí 15 vteřin až 2 minuty. Potom dochází k obnovování výpočtu polohy každou vteřinu.

Některé přijímače jsou opatřeny konektorem pro propojení s počítačem, což jejich možnosti ještě zvětšuje. Lze tak data přehrávat z nebo do počítače. Lze i propojit dva GPS přijímače mezi sebou a přehrávat data z jednoho do druhého. Dnes jsou již běžně dostupné mapy na CD-ROM a tak není problémem připravit si trasu i o několika bodech již doma a potom si ji jen přehrát do přijímače. Jsou i speciální programy, které umožňují pracovat s informacemi získanými z GPS přijímače. Aby GPS přijímače splňovaly na ně kladené nároky při použití v přírodě nebo na moři, jsou konstruovány jako prachotěsné a vodotěsné a mohou pracovat v širokém rozpětí teplot.

JAK BĚŽNÝ GPS PRACUJE?

Po zapnutí se na displeji objeví na několik vteřin "uvítací stránka" a probíhá test přijímače. Poté displej zobrazí jednu z několika "pracovních stránek". Při prvním zapnutí, resp. po přemístění se o více než 500 km s vypnutým přijímačem, je třeba provést inicializaci, tzn., že se na displeji zobrazí lokality, z nichž si vybereme tu, ve které jsme, příp. se uvede datum a čas. Přijímač potom uvede svoji polohu během 2-5 minut. V opačném případě (neuvedeme-li žádný údaj), trvá vyhledávání jednou tolik času.

To, že je ukončeno vyhledávání polohy, přijímač zobrazí příslušnou ikonou na displeji. Na "první pracovní stránce" se zobrazí souřadnicová poloha, nadmořská výška, datum, čas. Příp. další podle typu. Po zadání cíle přijímač ukazuje pomocí šipky směr. Je však třeba nezapomenout, že většina přijímačů v sobě nemá zabudovaný azimut a sever si určí až při pohybu. Dále ukazuje rychlost pohybu, vzdálenost k cíli, azimut k cíli. Podle typu displeje přijímač naviguje několika typy obrazovek, na nichž je schopen vyobrazit, o kolik jste se odklonili z původní trasy, zda jdete správným směrem, příp. vyobrazí prošlou trasu. Přijímač má paměť na min. 100 bodů a 1 trasu o 10 bodech. Pamatuje si však i právě prošlou trasu, takže je schopen vést po právě prošlé trase zpět. V přijímači lze nastavit, v jakém souřadnicovém systému bude pracovat a zda v metrech, v mílích či ve stopách. Uvede dokonce čas východu a západu slunce.

GPS přijímače jsou rozděleny do různých kategorií. Je nutné si promyslet, která z vlastností je pro uživatele podstatná. Rozdíly se objevují ve velikosti GPS, její hmotnosti, velikosti a druhu LCD displeje, životnosti baterií, způsobu připojení externího zdroje, maximální zobrazované rychlosti, počtu grafických obrazovek, kapacity paměti, různé mohou být antény a spousta dalších podrobností. Např. i základní výbava. Potom se ale GPSka stane skvělým společníkem na cestách, výletech či při práci.