globalni položajni sustav

globalni položajni sustav (akr. GPS), satelitski radionavigacijski sustav za određivanje položaja na Zemlji ili u njezinoj blizini. Sustav omogućuje korisniku određivanje svih triju koordinata njegova trenutačnog položaja u jedinstvenom globalnom koordinatnom sustavu. Globalni položajni sustav čine: skupina umjetnih satelita u orbitama oko Zemlje koji kontinuirano odašilju kodirane radiosignale s podatcima o svojem trenutačnom položaju i vremenu odašiljanja (satelitski segment sustava), zemaljske postaje koje preciznim mjerenjima utvrđuju položaj satelita i prate njihov rad (kontrolni segment) te prijamnici korisnika koji, najčešće u kompaktnom kućištu, sadržavaju antenu, radioprijamnik i računalo (korisnički segment).

Prijamnik korisnika proračunava svoj trenutačni položaj analizirajući signale koje je primio s najmanje četiriju satelita. Sateliti se u tom trenutku moraju nalaziti iznad horizonta, a na putu signala ne smiju biti fizičke zapreke. Za proračun je dovoljno poznavati točan položaj triju satelita te odrediti udaljenosti do njih, dok se podatci o položaju i udaljenosti četvrtoga satelita uvode radi korekcije pogrješaka. Zahvaljujući točno određenoj putanji, položaj satelita u svakom se trenutku može predvidjeti, a eventualne otklone prate zemaljske postaje te o njima putem satelita izvještavaju korisnike. Udaljenost do svakoga pojedinog satelita, uz poznavanje brzine širenja elektromagnetskih valova, izračunava se mjereći razliku u vremenu odašiljanja signala sa satelita i vremenu prijma signala na prijamniku. Izračunane udaljenosti polumjeri su zamišljenih sfera, kojima se u središtima nalaze sateliti, a u zajedničkom sjecištu prijamnik. Podatci o vremenu odašiljanja signala sa satelita iznimno su točni zahvaljujući rubidijevim i cezijevim atomskim satovima, ali se pogrješke u mjerenju pojavljuju uglavnom zbog nesavršenosti kremenoga sata (poznatog i kao kvarcni sat) u prijamniku, nejednolike brzine širenja signala pri prolasku kroz ionosferu i troposferu, zaostajanja signala zbog refleksije od objekata na površini i dr.

Danas je u najširoj civilnoj uporabi NAVSTAR/GPS (engl. Navigation System with Time and Ranging / Global Positioning System, najčešće samo GPS), američki sustav koji je, prvotno za vojne potrebe, razvilo Ministarstvo obrane SAD-a. Satelitski segment toga sustava sastoji se od 24 satelita, ravnomjerno raspoređena u šest orbitalnih ravnina, koji svakih 12 sati obiđu Zemlju na udaljenosti od približno 20 200 km. Prvi je satelit lansiran 1978., a puna je konstelacija ostvarena 1995. Položaj satelita prati pet zemaljskih postaja (glavna u Colorado Springsu u SAD-u, preostale četiri u blizini ekvatora). Osim američkoga, djelomično su operativni ili su u pripremi i globalni položajni sustavi Rusije (GLONASS), Europske zajednice (Galileo) te Kine (Beidou). Trenutačno se ulažu napori za spajanje tih sustava, što bi unaprijedilo točnost određivanja položaja i osiguralo dostupnost dovoljnoga broja satelita u slučajevima zapriječenosti dijela horizonta.

Pogrješka mjerenja sustavom NAVSTAR/GPS uglavnom je manja od 10 m (do 1. V. 2000. za civilne korisnike točnost sustava bila je ograničena na približno 100 m), što za određene potrebe ipak ne zadovoljava, pa se uvode postupci kojima se pogrješke mjerenja mogu dodatno smanjiti. Tako npr. za postavljanje osnovnih točaka geodetskih mreža pretežno se primjenjuju relativne metode mjerenja (diferencijalni globalni položajni sustav, DGPS), kojima se postiže točnost od nekoliko centimetara. Tim se metodama, istodobno s mjerenjima što ih obavlja korisnik, provode i istovjetna mjerenja na nedalekoj lokaciji kojoj je položaj već prije precizno određen. Na toj je lokaciji zato moguće odrediti trenutačnu pogrješku sustava, izračunati potrebnu korekciju kojom se ona uklanja te ju radiovezom poslati korisniku. Za potrebe navigacije pojedina se područja prekrivaju mrežom stalnih postaja koje neprestano emitiraju korekcije, što korisnicima s posebno prilagođenim prijamnicima omogućuje vrlo precizno određivanje svojega položaja u realnom vremenu.

Globalni položajni sustav omogućio je revoluciju u navigaciji i geodetskoj izmjeri. Sve se češće povezuje s drugim sustavima (npr. s telekomunikacijskim ili geoinformacijskim sustavom, globalnom računalnom mrežom), dobivajući sve širu primjenu u navigaciji brodova, zrakoplova, svemirskih letjelica u orbiti oko Zemlje, cestovnih vozila, te za orijentaciju pojedinca u prostoru, npr. planinara i izletnika. Uz prikladnu elektroničku kartu tako je moguće i automatsko vođenje plovila, letjelica i vozila optimalnim putem do željenoga cilja. Uporaba toga sustava postala je nezaobilazan dio geodetske prakse, a dugotrajnim mjerenjima te posebnim metodama obradbe rezultata njime je moguće opažati s milimetarskom točnošću čak i relativne pomake Zemljinih tektonskih ploča. Daljnja minijaturizacija prijamnika omogućila je da se njima opremaju i današnji mobiteli, što je područje primjene GPS-a dodatno proširilo na svakodnevni život velikoga dijela svjetske populacije.

globalni položajni sustav. Hrvatska enciklopedija, mrežno izdanje. Leksikografski zavod Miroslav Krleža, 2018. Pristupljeno 18.10.2018. <http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=22330>.