Не потеряй ориентацию

Степан Ильин aka Step

Хакер, номер #071, стр. 071-022-2

Важным этапом развития GPS стало решение президента США об отмене с 1 мая 2000 года режима так называемого селективного доступа. Забегая несколько вперед, объясню, что это намеренно вносимая в спутниковые сигналы помеха, снижающая точность работы гражданских GPS-приемников. До этого момента право полноценного использования системы принадлежало исключительно министерству обороны США. Любой другой приемник довольствовался результатом с погрешностью не в один десяток, а порой во всю сотню метров.

Что же касается финансовой стороны вопроса, то по самым скромным оценкам специалистов в разработку, реализацию и отладку GPS было вложено не менее 20 млрд. долларов.

Координаты заказывали?

Как ни удивительно, но принцип действия столь мощного инструмента довольно прост. Кто там кричит: «На фига он нам нужен, этот принцип?». Коллега, ты не прав. С таким подходом ты далеко не уедешь и выше уровня, на котором ты сейчас находишься, не прыгнешь. Теория – мать всего, так что напряги мозги и слушай ;). Тем более что технология в общем и в целом вполне ясна даже технически неподкованному человеку.

Принцип действия построен на нескольких основных понятиях. Костяком системы является определение координат GPS-приемника по расстоянию до удаленных спутников. По-научному такой прием называется трилатерацией, это метод вычисления координат объекта по измерению его удаленности от нескольких точек с уже заданными координатами. Здесь нужно немного объяснить. Допустим, в нашем распоряжении имеется расстояние до одного спутника, назовем это расстояние А. Можно ли в этом случае говорить о точном нахождении удаленного от него объекта? Разумеется, нет. Сам посуди, ведь он может располагаться в любой точке сферы с радиусом А, описанной вокруг этого спутника. Диапазон поиска значительно сузится, если знать расстояние В до другого спутника.

В этом случае результатом пересечения двух сфер будет являться одна-единственная замкнутая линия – окружность. К окончательной же ясности приводит измерение дальности до третьего спутника, которое сводит возможное местоположение объекта всего к двум точкам. Причем одна из них заведомо неправдоподобна, т.к. указывает либо глубоко внутрь Земли, либо очень высоко над ее поверхностью. Любой GPS-приемник такую ерунду отсекает, оставляя тем самым единственный верный вариант. Посмотри на иллюстрацию, и все сразу станет ясно.

Таким образом, получается, что для навигации теоретически достаточно знать расстояние от приемника до трех спутников. Но на практике все немного иначе. Все вышеописанное имеет смысл лишь при идеальных условиях, когда расстояние от объекта до спутников известно с абсолютной точностью. В противном случае ошибка в определении координат оказывается непростительно большой. Именно поэтому применяется ряд приемов для корректировки результата, в том числе для определения трехмерных координат приемника привлекаются не три, а минимум четыре спутника. Но об этом чуть позже.