GPS

GPS reprezinta de fapt o parte din denumirea NAVSTAR GPS Acesta este acronimul de la NAVIGATION System with Time And Ranging Global Positioning System.

Proiectul a fost demarat de catre guvernul Statelor Unite la inceputul anilor 70. Scopul principal il reprezinta posibilitatea de a putea determina cu precizie pozitia unui mobil in orice punct de pe suprafata pamantului, in orice moment indiferent de starea vremii.

GPS este un sistem care utilizeaza o constelatie de 30 de sateliti pentru a putea oferi o pozitie precisa unui utilizator. Precizia trebuie inteleasa in functie de utilizator. Pentru un turist aceasta inseamna in jur de 15 m, pentru o nava in ape de coasta reprezinta o marime de circa 5 m, iar pentru un geodez precizie inseamna 1 cm sau chiar mai putin.

GPS poate fi utilizat pentru a obtine preciziile cerute in toate aplicatiile pomenite mai sus, singurele diferente constand numai in tipul receptorului si a metodei de lucru utilizate.

Initial GPS a fost proiectat numai pentru aplicatii militare. Curand dupa ce acest obiectiv a fost atins a devenit evident ca GPS va putea fi folosit si pentru scopuri civile pastrand totusi anumite proprietati numai pentru domeniul militar. Primele doua aplicatii civile au fost navigatia maritima si masuratorile tereste.

Dupa lansarea primului satelit artificial al Pamantului, Sputnik 1, la 04.10.1957, tehnica spatiala s-a impus ca o noua era in dezvoltarea stiintifica si tehnologica, constituind un factor dinamizator al procesului tehnico-economic, in domenii de interes major ale activitatii umane.

Domeniile de utilizare ale satelitilor artificiali specializati sant numeroase si deosebit de diversificate, printre acestea, de o deosebita importanta strategica in domeniul militar si de larga utilitate in domeniul civil fiind dezvoltarea tehnologiilor satelitare de navigatie care permit pozitionarea deosebit de precisa a mijloacelor de transport aeriene, maritime si terestre aflate in miscare sau in repaus.

Aceasta tehnologie si-a gasit, deasemenea, o larga aplicabilitate si in domeniul geodeziei si geodinamicii prin realizarea unor retele geodezice la nivel global sau national, contributii la determinarea formei si dimensiunilor Pamantului si a campului sau gravitational, determinarea deplasarilor placilor tectonice, etc.

La ora actuala functioneaza in paralel doua sisteme de pozitionare globala, respectiv sistemul de pozitionare NAVigation Satellite Timing And Ranging Global Positioning System (NAVSTAR GPS), cunoscut sub denumirea GPS, realizat si gestionat de Statele Unite ale Americii si sistemul de pozitionare GLObal NAvigation Satellite System (GLONASS), realizat si gestionat de Federatia Rusa.

Cele doua sisteme sunt asemanatoare din punct de vedere al conceptiei, al modului de functionare si al performantelor ce le ofera utilizatorilor, lucrarea urmand a face referiri numai la sistemul american, GPS.

1.1 Componentele sistemului

Sistemul de pozitionare globala GPS s-a pus in miscare incepand cu anul 1973, sub coordonarea Joint Program Office din cadrul U.S. Air Force Command's, Los Angeles Force Base, fiind la origine un sistem de pozitionare realizat in scopuri si pentru utilizare militara, care a devenit in scurt timp accesibil si sectorului civil, capatand o utilizare extrem de larga in multe tari ale lumii, inclusiv in tara noastra dupa 1992.

Acest sistem de pozitionare globala functioneaza pe principiul receptionarii de catre utilizator a unor semnale radio emise de o constelatie de sateliti de navigatie, specializati, care se misca in jurul Pamantului pe orbite circumterestre.

Sistemul a fost astfel proiectat incat permite ca in orice moment si oriunde pe suprafata Pamantului, un mobil aflat in miscare sau in repaus, sa aiba posibilitatea ca utilizand un echipament adecvat, sa isi poata stabili in timp real pozitia si viteza de deplasare pentru un mobil aflat in miscare si numai pozitia pentru un mobil aflat in repaus, intr-un sistem de coordonate geocentric tridimensional, propriu sistemului de pozitionare GPS.

Sistemul de pozitionare GPS, este constituit din trei componente sau segmente principale (Fig.1.1), care asigura functionarea acestuia, dupa cum urmeaza:

1. Segmentul spatial, constituit din constelatia de sateliti GPS;

2. Segmentul de control, constituit din statiile de la sol, care monitorizeaza intregul sistem;

3. Segmentul utilizatorilor, compus din utilizatorii civili si militari, care folosesc receptoare GPS dotate cu antena si anexele necesare;

1.1.1 Segmentul spatial

Constelatia de sateliti GPS a fost proiectata sa contina in faza finala un numar de 24 de sateliti (actualmente functioneaza un numar de 30 sateliti), amplasati pe orbite aproximativ circulare fata de suprafata Pamantului.

Planurile orbitale ale satelitilor au o inclinatie de 550 fata de planul ecuatorial terestru, stelitii evoluad la o altitudine de cca. 20200km., cate 4 sateliti in fiecare dintre cele 6 planuri orbitale.

Fiecare satelit face o rotatie completa in jurul Pamantului in 12 ore siderale, respectiv in 11 ore si 56 de minute locale, zilnic rasaritul si apusul fiecarui satelit facandu-se cu 4 minute mai devreme. Fiecare satelit are o durata de functionare estimata la cca.7 ani, durata care in general a fost depasita, asigurandu-se astfel o siguranta in plus in exploatarea sistemului.

Segmentul spatial, care in prezent este complet, asigura ca la orice ora, in orice loc pe suprafata Pamantului, indiferent de conditiile meteorologice, de perioada din zi sau din noapte, sa se poata receptiona semnale radio de la minimum 4 sateliti dar si mai multi, 6 sau 8, sub un unghi de elevatie de 150 deasupra orizontului, conditii absolut necesare pentru pozitionare.

Principalele functiuni ale segmentului spatial al sistemului si ale fiecarui satelit in parte pot fi sintetizate astfel:

- satelitii GPS transmit permanent informatii utilizatorilor prin intermediul unor semnale radio in frecventa nominala fundamentala de 10.23 MHz, din care se genereaza cele doua unde purtatoare L1=1575.42MHz si L2=1227.60MHz l, timpul generat de ceasurile atomice, efemeridele satelitului, starea echipamentelor auxiliare si alte informatii necesare;

- mentin o referinta de timp foarte precisa, prin intermediul cesurilor de la bordul satelitilor GPS;

- receptioneaza si inmagazineaza informatiile primite de la segmentul de control;

executa manevre de corectare a orbitelor satelitare;

Satelitii sistemului au fost lansati la diferite perioade de timp si apartin diferitelor ,,block-uri", dupa cum urmeaza:

- satelitii din ,,Block-I" sant primii sateliti lansati, modelul spatial fiind compus din 3 planuri orbitale inclinate la 630 fata de planul ecuatorului. Lansarea