GPS open-source hardware modulima, koji rade
samostalno integrisani na razvojne ploče i na
Arduino i Raspberry Pi platformama
2. Kako GPS funkcioniše
Da počnemo od nečega što unosi zabunu kod mnogih ljudi: GPS sateliti vas ne prate niti „znaju“
gde se vi nalazite. Delu starije populacije, kojoj su pričali bajke o satelitima, deluje logičnije da
vaš GPS uređaj šalje nešto što sateliti vide pa vam onda jave vaš položaj, ali bi to bilo mnogo
komplikovanije uraditi od stvarnog rešenja. U okviru radio-amaterskih takmičenja postojao je
„lov na lisicu“, tj. na skriveni radio predajnik – takmičenje u radio-goniometrisanju. Dobili biste
mapu, zatim merili u kom je pravcu predajnik na osnovu minimuma prijema, ucrtali ga, zatim se
udaljili i opet izmerili pravac, i u preseku te dve prave nalazila se „lisica“
2
.
U slučaju GPS sistema nije tako – sistem je zasnovan na obratnoj situaciji u kojoj vi znate gde se
sateliti nalaze i na osnovu njihovih položaja (potrebno je najmanje 3-4 satelita za iole preciznu
navigaciju) računate gde se nalazite na zemlji. Sve to uopšte nije jednostavno kao što možda
deluje na prvi pogled. Ovde se ne radi o običnoj triangulaciji koja se koristi za lociranje npr.
predajnika na zemljinoj površini. Da uzgred objasnimo i taj čuveni motiv u akcionim filmovima:
naći nekoga preko signala mobilnog telefona. Princip je sličan kao i kod GPS-a ali se odvija u
dve dimenzije tj. u ravni. Određivanje lokacije mobilnog se opet ne zasniva na „lovu na lisice“,
već na računanju udaljenosti aparata od antene. Jedan od parametara koji se meri prilikom
komunikacije mobilnim telefonima jeste vremensko kašnjenje od bazne stanice do aparata. Na
osnovu ovog podatka i poznate brzine prostiranja signala dolazimo do dužine puta koji signal
pređe. U idealnom slučaju to jeste udaljenost, ali ima varijacija zbog odbitaka (signal prelazi put
koji je duži nego kada bi pratio pravu liniju). Oko jedne stanice opiše se kružnica na kojoj se
može nalaziti aparat. Ako se uzme podatak sa još jedne dobijamo dve tačke u kojima može biti
telefon – presek te dve kružnice. Sa trećom već imamo tačnu l okaciju.
slika 1. GPS prijemnik u preseku tri sfere
2
Šenborn G., Lazić B., Ostojić M., Radivojević G., Vujić S.: Sistem za praćenje vozila sa stacionarnim i mobilnim
centrom
3
U slučaju GPS sistema računaju se preseci sfera opisanih oko satelita. GPS prijemnik očitava
signale koje emituju sateliti, na osnovu njih određuje koliko je kašnjenje i time određuje
udaljenost satelita od njega. Pošto je brzina svetlosti velika, potrebni su zaista precizni časovnici
u satelitima da bi svi signali bili sinhronizovani. Zato se u njima nalaze atomski časovnici koji
mogu obezbediti traženi nivo preciznosti.
Ima više faktora koji mogu uticati na tačnost merenja koordinata. Prvi se odnosi na propagaciju
signala kroz jonosferu i troposferu – zbog promene svojstava u tim slojevima atmosfere će doći
do „prelamanja“ puta kojim ide signal tako da će prelaziti veći put pa će izgledati da je uređaj
dalje od satelita nego što stvarno jeste. Takođe, signal se odbija od okolnih objekata pa nemate
pravu informaciju o daljini ili preciznom položaju satelita. Na smanjenje preciznosti utiče i broj
vidljivih satelita i loša geometrija, ako ih primate samo iz jednog pravca, što je problem u
urbanim uslovima
3
.
Dodatna preciznost postiže se na nekoliko načina koji uglavnom podrazumevaju da merite
poziciju stacionarnog objekta (npr. planinskog vrha), te imate i dovoljno vremena za što veći broj
merenja. Greške nastale zbog satelita i propagacije njihovih signala mogu se kompenzovati uz
pomoć predajnika na zemlji. Postoje stanice na zemlji koje se nalaze na poznatim lokacijama i
koje primaju signale sa GPS satelita i upoređuju ih sa onime što treba da se dobije od njih. Na taj
način primetiće grešku, izračunaće je i ona će biti prosleđena geostacionarnim satelitima koji
emituju ove podatke
4
.
Rezimirajmo, dakle, sve što je rečeno o GPS uređajima:
GPS uređaj je u suštini samo prijemnik, ništa ne emituje
Pozicija korisnika servisa se računa na osnovu merenja kašnjenja signala sa satelita
poznatog položaja
Što više satelita sa što veće površine neba je vidljivo za GPS uređaj, to se pozicija preciznije
računa
Postoje raznorazni načini za dodatno poboljšanje preciznosti koji su dostupni civilnom
sektoru
3
Radivojević G.: Primena digitalnih karata u sistemima za pozicioniranje mobilnih objekata, Naučno-stručni skup
GeoInfo 2006, Kragujevac
4
Radivojević G., Šenborn G.: Primena GPS-a u upravljanju voznim parkovima, Naučno-stručni skup Informacione
tehnologije u Republici Srbiji
4
