Wat is GPS?
GPS staat voor Global Positioning System. Dit is een satelliet navigatiesysteem dat
ontwikkeld is in opdracht van het Amerikaanse Ministerie van Defensie. Het systeem
geeft continu satellietsignalen door, daardoor weet je precies waar je je bevindt op
aarde.
Techniek
GPS werkt op basis van 24 satellieten die 2x per dag om de aarde heen draaien in
een vaste baan op een afstand van ruim 20.000 kilometer. 21 van deze satellieten
zijn op dit moment operationeel. Hierbij geven ze continu informatie door naar de
aarde.
GPS-satellieten hebben atoomklokken die de tijd met uiterste precisie meten. De
tijdinformatie is geplaatst in de codes die de satellieten uitzenden, zodat de
ontvanger constant de tijd kan bepalen wanneer het laatste signaal is uitgezonden.
Het signaal bevat data die een ontvanger gebruikt om de locaties van de satellieten
te bepalen, en om correcties te maken die nodig zijn voor een nauwkeurige
positionering.
De ontvanger gebruikt het tijdsverschil tussen de ontvangst van het signaal en de
uitzendtijd om de afstand tot de satelliet te bepalen. De ontvanger moet rekening
houden met vertragingen die veroorzaakt worden door de atmosfeer. Met drie
afstanden tot drie satellieten en de tijd wetende van de satelliet, wanneer het laatste
signaal was uitgezonden, kan de ontvanger de driedimensionale positie bepalen.
De gebruiker kan de afstanden ook direct bepalen, dan moet de gebruiker echter wel
een atoomklok hebben die gesynchroniseerd is met het GPS systeem. Door nog een
meting van een extra satelliet te nemen, hoeft de gebruiker geen atoomklok te
hebben. Het resultaat is dat de ontvanger van vier satellieten het signaal gebruikt om
de breedte, lengte, hoogte en tijd te berekenen.
GPS heeft drie segmenten: ruimte, controle en gebruiker. Tot het ruimte segment
behoren de satellieten en de Delta-raketten die de satellieten van Cape Canaveral in
Florida, USA lanceren. GPS-satellieten vliegen in circulaire banen rond de aarde op
17440 km hoogte, elke ronde duurt 12 uur. De banen zijn gekanteld ten opzichte van
de evenaar met 55º, om de dekking in het poolgebied te garanderen. Aangedreven
door zonnecellen, corrigeren de satellieten zich voortdurend om de zonnecellen
richting de zon te krijgen en de antennes richting de aarde. Elke satelliet heeft vier
atoomklokken.
Het controlesegment bevat het ‘master-control station’ op Falcon Air Force Base in
Collorado Springs, USA. Er zijn ook controle stations op Falcon Air Force Base,
Hawaï, Ascencion Island in de Atlantische Oceaan, Diego Garcia in de Indische
Oceaan en Kwajalein Island in de Grote Oceaan. Het controlesegment gebruikt
metingen vergaderd door de controlestations, om het gedrag te bepalen van elke
satelliet baan en zijn tijd. Deze voorspellingsdata is gekoppeld aan de data die
uitgezonden wordt door de satellieten naar de gebruikers. Het controlesegment
verzekert ook dat de GPS satellietbanen binnen de limieten en dat de klokken niet te
veel afwijken van het gestelde gedrag.
Gebruik
Het derde segment is de gebruiker zelf. GPS wordt vooral gebruikt door wandelaars,
zeevaarders en in de auto. Als je bijvoorbeeld GPS gebruikt in combinatie met een
autorouteplanner dan kan dat programma precies aanwijzen waar jij naartoe moet.
GPS kan ook je snelheid uitrekenen. Een GPS kan ook de nauwkeurigheid van
zichzelf in meters uitdrukken. Als je bijvoorbeeld beweegt en dan ook blijft bewegen
is het moeilijker om heel nauwkeurig te zijn dan dat je stil staat.
Als GPS door bedrijven gebruikt wordt kunnen de bedrijfswagens worden
aangesloten op een bepaald netwerk waarmee dan op de thuisbasis kan worden
gekeken waar de auto zich bevindt. Dit wordt vooral toegepast bij de politie,
brandweer en ambulances. Pakketdiensten weten precies de kortste weg naar een
afleveradres.
GPS wordt verder ook heel erg veel door het leger gebruikt. Dit wordt onder andere
toegepast bij een raketafweersysteem en het aanvallen van landdoelen vanuit de
lucht. Er zit er geen GPS-systeem in de raket maar in het vliegtoestel dat de
dropping uitvoert. Militaire GPS systemen zijn opgenomen in straaljagers,
bommenwerpers, tankvliegtuigen, helikopters, schepen, onderzeeërs, tanks, jeeps
en individuele soldaat uitrustingen. Tot het militaire gebruik behoren ook doel
bepalingen, ‘smart’ weapons en rendez-vous plekken.
Ook voor landmeters is GPS een belangrijk hulpmiddel. Het kan dagen of zelfs
weken te sparen, vergeleken bij standaard methodes. GPS wordt ook gebruikt door
vliegtuigen en schepen door ‘en route’ navigatie, om vliegvelden en havens te
naderen.
Met een methode genaamd ‘precision farming’ wordt GPS gebruikt om het gebruik
van (kunst)mest en bestrijdingsmiddelen te controleren.
GPS in de loop van de tijd
De geschiedenis van GPS begon nadat de Sputnik in 1957 werd gelanceerd.
Sommige mensen realiseerden zich dat de radiotransmissie van een satelliet in een
vooraf gedefinieerde baan om de aarde een indicatie van de plaats kon geven voor
een ontvanger die zich op de grond bevond.
Het Amerikaanse leger ging met deze vinding aan de gang. In 1974 werd de eerste
GPS satelliet in een baan rond de aarde gebracht. In de 2e helft van de jaren
zeventig en aan het begin van de jaren tachtig werd verder gewerkt met het lanceren
en testen van de satellieten. In 1993 waren alle 24 satellieten beschikbaar. Het GPS
werd ook beschikbaar gesteld voor civiel gebruik.
Probleem hierbij was dat het systeem foute informatie verzond. Dit om te voorkomen
dat andere landen nauwkeurig gebruik kunnen maken van het systeem dat voor het
Amerikaanse leger is ontworpen. In 1996 zijn deze fouten echter uit het signaal
gehaald zodat iedereen GPS met grote precisie kan gebruiken.
Met 24 GPS satellieten in ontwerpfase, aanvullende satellieten die klaar staan om
gelanceerd te worden en contracten die al gesloten zijn om ervoor te zorgen dat er in
de komende tijd ook nog satellieten aanwezig zullen zijn, zal GPS een groot aandeel
hebben in de internationale ruimtevaart organisatie. GPS zal ook mogelijkheden
voortbrengen om de veiligheid te vergroten en het benzinegebruik te verminderen.
http://www.vssd.nl/hlf/PDFs/a032.pdfhttp://home.planet.nl/~kpt9/gpspubl.htmhttp://home.hetnet.nl/~m_feenstra/http://www.scholieren.com/