GPS \u00fctleb t\u00e4pselt, kus me oleme ja kust me tulime
\nSatelliidid on n\u00e4idanud meile teed juba m\u00f6\u00f6dunud sajandi keskpaigast, aga k\u00f5ik muutus 2000. aasta 1. maist, kui GPS-id hakkasid USA s\u00f5jav\u00e4e otsusel n\u00e4itama asukohta m\u00f5nesaja meetri asemel m\u00f5nemeetrise t\u00e4psusega. T\u00e4nu sellele saame n\u00fc\u00fcd kasutada autonavigaatoreid, nutitelefonide kaarte ning muidugi igasuguseid kasulikke positsioneerimisteenuseid.
\nAjalugu \u2013 militaarvajadusest igap\u00e4evase navigeerimiseni
\nAsukoham\u00e4\u00e4ramise vajadus on loomulikult eksisteerinud juba sajandeid, kuid muistsete meres\u00f5itjate kombel t\u00e4htede ja kuu j\u00e4rgi oleks enda paiknemist \u00fcsna t\u00fclikas praegu v\u00e4lja arvutada, ehkki sportlikust uudishimust ju v\u00f5ib.
\nTunniajase arvutuse tulemusena on v\u00f5imalik oma asukoht m\u00f5nemiilise t\u00e4psusega kindlaks m\u00e4\u00e4rata ka t\u00e4htede j\u00e4rgi, mis on oluline h\u00e4daolukorras n\u00e4iteks ookeanil, kuid L\u00e4\u00e4nemere-sugustes pisemates veekogudes see palju abi ei paku. Siin on oluline ilma GPS-ita olles majakate j\u00e4rgi orienteeruda. Kui t\u00e4hed paistavad, saab p\u00f5hjapoolkeral p\u00f5hjasuuna leida P\u00f5hjanaela j\u00e4rgi, l\u00f5unapoolkeral L\u00f5unaristi j\u00e4rgi. Sekstandiga, mida meres\u00f5itjad ajalooliselt on kasutanud, m\u00f5\u00f5detakse aga v\u00e4ga t\u00e4pselt t\u00e4he ja horisondi vaheline nurkkaugus ning arvutatakse selle p\u00f5hjal merekoolis \u00f5pitu j\u00e4rgi oma asukoht. M\u00f5\u00f5tmisel ei tohi vigu teha, m\u00f5\u00f5ta tuleb v\u00e4ga t\u00e4pselt, kuid k\u00f5ikuvas laevas v\u00f5ib see \u00fcsna raske olla. Pealegi pole t\u00e4hti pilves ilmaga n\u00e4ha.
\nMaam\u00f5\u00f5tjad kasutasid enne satelliidiajastut triangulatsiooni ehk maastikul \u00fcksteisega k\u00fclgnevate kolmnurkade s\u00fcsteemi. Triangulatsiooniks oli kogu maa kaetud riiklikult t\u00e4htsate nn kindelpunktidega, mille koordinaadid olid v\u00e4ga t\u00e4pselt m\u00f5\u00f5detud ja maam\u00f5\u00f5tjale teada. Sealt kindelpunktist sai m\u00f5\u00f5ta maastikul m\u00e4rgitud kolmnurkade nurgad ja s\u00fcsteemi baasjoone pikkuse, et m\u00e4\u00e4rata j\u00e4rgmiste kolmnurga nurkade koordinaadid. Muidugi v\u00f5ttis see palju aega ja vajas geodeedi t\u00e4pseid instrumente. Turistina muidugi triangulatsiooni p\u00f5him\u00f5ttel oma koordinaate leida poleks otstarbekas.
\nV\u00e4ga t\u00e4pselt saab asukoha teada satelliitide abiga
\nKuid juba 50-ndatel, kui kosmosesse lendas esimene sputnik, avastasid USA s\u00f5jav\u00e4elased, kes seda j\u00e4lgisid, et tegelikult oleks sputniku raadiosignaalide j\u00e4rgi hea ka maa peal oma asukohta m\u00e4\u00e4rata. Nimelt satelliidi orbiiti teades ja sellelt l\u00e4htuvaid raadiosignaale vastu v\u00f5ttes v\u00f5is \u00fcsna t\u00e4pselt m\u00e4\u00e4rata, kas tehiskaaslane liigub eemale v\u00f5i l\u00e4hemale ning kui kaugel see asub. Kui on olemas v\u00e4hemalt kolme satelliidi signaalid ja \u00fclit\u00e4pne kell, siis triangulatsiooni p\u00f5him\u00f5ttel peaks asukoha juba \u00fcsna t\u00e4pselt saama m\u00e4\u00e4rata.
\nS\u00f5jav\u00e4gi nautiski varastest kuuek\u00fcmnendatest taevast v\u00f5imalust oma asukohta vastavate seadmetega m\u00e4\u00e4rata esialgu merev\u00e4es ja hiljem mujal, kuid tsiviilkasutajatel l\u00e4ks veel aega, enne kui poodidesse j\u00f5udsid koos kohvermobiilidega ka esimesed suured k\u00e4siseadmed. 1989. aastal valmis Magellanil esimene tavainimestele m\u00f5eldud GPS-seade NAV 1000: lisaks kohvrim\u00f5\u00f5tu mobiilidele tuli seiklejatel hakata n\u00fc\u00fcd v\u00e4iksema tellise m\u00f5\u00f5tu asukoham\u00e4\u00e4rajat kaasas kandma. Sel ajal kehtis n\u00f6 selektiivne k\u00e4ttesaadavus, mis t\u00e4hendas, et tavakasutajatele anti USA s\u00f5jav\u00e4ele kuuluvat v\u00f5rku kasutada vaid piiratud t\u00e4psusega m\u00f5nisada meetrit. Lennukitele ja laevadele sellest tavaliselt piisas.
\nMuidugi polnud m\u00f5nesajameetrine t\u00e4psus piisav n\u00e4iteks autoga navigeerimiseks v\u00f5i v\u00f5\u00f5ras linnas aadressi otsimiseks. T\u00e4nap\u00e4evane GPS-ide buum sai alguse alles 2000. aasta 1. mail, mil otsustati tsiviilkasutusest asukoham\u00e4\u00e4ramise t\u00e4psuse segamine k\u00f5rvaldada. K\u00f5ik v\u00f5isid esialgu oma asukohta 24 satelliidi abiga k\u00fcmnemeetrise t\u00e4psusega m\u00e4\u00e4rata ja see t\u00e4hendas juba ka autonavigaatorite v\u00f5imalikkust.
\nPraeguseks on satelliitide arv kasvanud 33-ni ja mobiilid kasutavad veel ka A-GPS-i ehk t\u00e4iendavat infot maapealsetest tugijaamadest, et v\u00f5imalikult kiiresti oma asukoht kindlaks teha. Peale selle on GPS-seadmete t\u00e4psus juba j\u00f5udnud m\u00f5ne meetrini. Nii v\u00f5ib \u00fcles leida seenemetsas eelmise aasta seenekobara asukoha v\u00f5i liigelda mitmerealisel ristmikul, kus autonavi oskab juhendada juba s\u00f5iduraja t\u00e4psusega.
\nGPS-e leidub t\u00e4nap\u00e4eval pea k\u00f5igis nutitelefonides. Samuti on saadaval eraldi k\u00e4si-GPS-id, mis on v\u00f5imsama antenni ja spetsiaalse tarkvaraga, m\u00e4\u00e4rates asukoha v\u00e4ga t\u00e4pselt ja v\u00e4ga kiiresti. Aga kuna mobiilide GPS-id on igap\u00e4evasteks vajadusteks juba piisavalt t\u00e4psed ja kiired, siis k\u00e4si-GPS-idel enam erilist turgu pole. Samamoodi hakkavad vaikselt h\u00e4\u00e4buma autonavigaatorid, mis juhendavad autojuhte \u00f5igele teele, sest mobiili\u00e4pid on sama head ja nagu \u00f6eldud, ka telefoni GPS-i t\u00e4psusest piisab. Aina parema t\u00e4psuse annavad kaasaskantavatele seadmetele uued ja v\u00f5imsamad algoritmid, mille j\u00e4rgi saab \u00fcsna n\u00f5rkadest GPS-signaalidest aina rohkem asukohainfot v\u00e4lja lugeda, h\u00e4ireid arvestamata j\u00e4tta ja keskmistamise ning statistiliste arvutustega leida ka kehvades levitingimustes v\u00f5imalikult t\u00e4psed n\u00e4idud.
\nKuidas see t\u00f6\u00f6tab?
\nGPS-seade saab taevas kindlatel orbiiditel tiirlevatelt satelliitidelt vajaliku signaali ning arvutab selle p\u00f5hjal asukoha laius- ja pikkuskoordinaadid ning k\u00f5rguse merepinnast. K\u00f5rguse n\u00e4it v\u00f5ib k\u00fcll olla teinekord \u00fcsna ebat\u00e4pne, aga kallimad seadmed t\u00e4psustavad seda baromeetriga \u2013 sensoriga, mis suudab \u00f5hur\u00f5hu j\u00e4rgi paremini k\u00f5rgust m\u00e4\u00e4rata.
\nGPS vastuv\u00f5tja arvutab asukoha oma kauguse p\u00f5hjal v\u00e4hemalt neljast n\u00e4htavast satelliidist. Kaugus m\u00f5\u00f5detakse t\u00e4pselt \u00e4ra, v\u00f5rreldes satelliitide ja vastuv\u00f5tjate genereeritud kodeeritud signaalide \u00fclit\u00e4pseid algus- ja l\u00f5puaegasid. Selleks peavad satelliidid ja vastuv\u00f5tjad oskama tekitada t\u00e4pselt \u00fchel ajal signaale. Aeg, mis kulus signaalil satelliidilt valguse kiirusel vastuv\u00f5tjani j\u00f5udmiseks, annabki lihtsa arvutuse j\u00e4rgi kauguse. GPS vastuv\u00f5tja asukoha arvutamine on edasi juba puhas trigonomeetria, sest teada on satelliitide asukohad ja nende kaugused vastuv\u00f5tjast.
\nKui asukoha koordinaadid teada, siis mobiilis kasutavad erinevad \u00e4pid seda infot n\u00e4iteks kaardil teekonna salvestamiseks, l\u00e4himate poodide, tanklate v\u00f5i vaatamisv\u00e4\u00e4rsuste leidmiseks.
\nMuidugi on levinud t\u00e4nu GPS-seadmete odavusele ja lihtsusele ka mitmesugused positsioneerimisseadmed, millega saab j\u00e4lgida oma igap\u00e4evaste asjade liikumist. Tikutopsisuurune tr\u00e4kker ehk asukohaj\u00e4lgija on paigaldatav nii reisikohvrisse, autosse, murutraktorisse kui koera kaelarihmale. \u00dcle mobiilse andmeside edastab selline GPS-seade oma asukoha m\u00f5nesse veebiteenusesse, kust saab j\u00e4lgida hetkeasukohta, vaadata l\u00e4bitud teekondi ja ajalugu v\u00f5i lisada alarme, kui m\u00f5ni seade n\u00e4iteks lahkub v\u00f5i j\u00f5uab m\u00e4rgistatud piirkonda. Nii on n\u00e4iteks hea teada saada, kui koer on aiast p\u00f5genenud v\u00f5i millal laps koolist koju j\u00f5uab. V\u00f5imalusi on piiritult.
\nKuidas siis lihtsustatult toimub teoorias asukoham\u00e4\u00e4ramine t\u00e4htede ja p\u00e4ikese j\u00e4rgi?
\nT\u00e4histaevast on inimesed vaadelnud aastatuhandeid ning selle muster on pika aja v\u00e4ltel inimeste teadvuses kinnistunud. Samuti on kinnistunud teadmine taeva n.\u00f6 \u201ep\u00f6\u00f6rlemisest\u201c \u00fcmber mingi keskpunkti .P\u00f5hjapoolkeral on selleks keskpunktiks P\u00f5hjanael. Astronoomiast teame, et t\u00e4htkujude n\u00e4iv liikumine pole tingitud mitte taevasf\u00e4\u00e4ri vaid Maa p\u00f6\u00f6rlemisest. P\u00f5hjanael asetseb k\u00f5rgel p\u00f5hjapooluse kohal ning selle asukoht \u201ek\u00f5igub\u201c pool kraadi. P\u00f5hjanael n\u00e4itab meile alati p\u00f5hja suunda. Nurk horisondi ja p\u00f5hjanaela vahel ongi laiuskraad , millel asume. Selle m\u00f5\u00f5tmiseks kasutatakse sekstanti. J\u00e4medalt \u00f6eldes on see sirkel, mille haarade vahele kinnitub mall. Sirkli \u00fcks haar tuleb suunata horisondile, teine P\u00f5hjanaelale ning malli poolt m\u00f5\u00f5detud haaradevaheline nurk on m\u00f5\u00f5tepunkti laiuskraad. V\u00e4ga lihtne on seda ette kujutada, kui m\u00f5tled ennast p\u00f5hjapoolusele, asetad sirkli \u00fcht haara pidi maapinnale, suunad teise haara t\u00e4pselt pea kohal paiknevale P\u00f5hjanaelale ning saadki haarade vaheliseks nurgaks 90 kraadi.
\nPikkuskraadi m\u00e4\u00e4ramiseks tuleb selgeks teha, kui palju erineb keskp\u00e4eva aeg antud asukohas Greenwichi ajast. Appi tuleb kronomeeter, mis m\u00f5\u00f5dab Greenwichi aega (Greenwichi keskp\u00e4eva). P\u00e4ikespaistelise ilmaga on kohaliku aja keskp\u00e4evaks moment, kui vari on k\u00f5ige l\u00fchem (p\u00e4ike asetseb m\u00f5\u00f5tepunkti meridiaanis). Fikseeri kronomeetri n\u00e4it ja arvuta erinevus kohaliku keskp\u00e4eva (12:00) suhtes. Arvestades, et 1 kraadise p\u00f6\u00f6rde (ekvaatoril 111km) teeb Maa 4 minutiga saame kohaliku ja Greenwichi aja erinevuse j\u00e4rgi pikkuskraadi v\u00e4lja arvutada.
\nKronomeetrid tulid kasutusele 250 aastat tagasi. Enne seda navigeeriti sisuliselt ainult laiuskraadi j\u00e4rgi. S\u00f5ideti konkreetsele laiuskraadile, sealt edasi muudeti kurssi 90 kraadi ning hoiti seda, kuni kusagile v\u00e4lja j\u00f5uti. \u00dcsna ebat\u00e4pne ja aegan\u00f5udev. Kronomeetri v\u00e4ljaarendamist forsseeris 1707.a. asetleidnud \u00f5nnetus, kui 4 Briti s\u00f5jalavaeva s\u00f5itis karidele ning hukkus 1400 meremeest. Huvitava artikli kronomeetri arendusajaloo kohta leiad Tehnikamaailmast http:\/\/www.tehnikamaailm.ee\/250-aastat-kronomeetrit\/<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
M\u016bsdienu GPS navig\u0101cija ir tikai p\u0101rdesmit gadu sena, ta\u010du savu atra\u0161an\u0101s vietu prata noteikt jau sen pirms satel\u012btu ien\u0101k\u0161anas. Viet\u0101m \u0161\u012b prasme ir aizmirsusies pat profesion\u0101liem j\u016brniekiem, ta\u010du papildu viedt\u0101lru\u0146iem un navig\u0101cijas iek\u0101rt\u0101m ir lietder\u012bgi zin\u0101t, ko dar\u012bt, ja sign\u0101la no debes\u012bm nav, vai ar\u012b kabatas iek\u0101rtas akumulators ir nos\u0113dies.<\/p>\n","protected":false},"author":7,"featured_media":299,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-1944","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-kasulikku"],"yoast_head":"\n