Wat is een GPS? Hoe werkt het?

Het Global Positioning System (GPS) vertelt je waar je bent op aarde. GPS vindt zijn oorsprong in het Spoetnik-tijdperk toen wetenschappers de satelliet konden volgen met verschuivingen in het radiosignaal, bekend als het „Doppler-effect” De Amerikaanse marine voerde halverwege de jaren zestig satellietnavigatie-experimenten uit om Amerikaanse onderzeeërs met nucleaire raketten te volgen. Met zes satellieten die rond de polen draaiden, konden onderzeeërs de satellietveranderingen in Doppler observeren en binnen enkele minuten de locatie van de onderzeeër vaststellen.

In het begin van de jaren zeventig wilde het ministerie van Defensie (DoD) ervoor zorgen dat er een robuust, stabiel satellietnavigatiesysteem beschikbaar zou zijn. In navolging van eerdere ideeën van marinewetenschappers besloot het ministerie van Defensie satellieten te gebruiken om hun voorgestelde navigatiesysteem te ondersteunen. DoD volgde vervolgens en lanceerde zijn eerste navigatiesysteem met Timing and Ranging (NAVSTAR) -satelliet in 1978. Het 24-satellietsysteem werd volledig operationeel in 1993.

Tegenwoordig is GPS een multifunctioneel, ruimtegebaseerd radionavigatiesysteem dat eigendom is van de Amerikaanse regering en wordt beheerd door de Amerikaanse luchtmacht om te voldoen aan nationale defensie, binnenlandse veiligheid, civiele, commerciële en wetenschappelijke behoeften. GPS biedt momenteel twee serviceniveaus: Standard Positioning Service (SPS), die gebruik maakt van de code voor grove acquisitie (C/A) op de L1-frequentie, en Precise Positioning Service (PPS), die de P (Y) -code gebruikt op zowel de L1- als de L2-frequentie. Toegang tot de PPS is beperkt tot de Amerikaanse strijdkrachten, Amerikaanse federale agentschappen en geselecteerde geallieerde strijdkrachten en regeringen. De SPS is continu, wereldwijd beschikbaar voor alle gebruikers, zonder directe gebruikerskosten. De specifieke mogelijkheden die SPS biedt, zijn gepubliceerd in de Global Positioning System Performance Standards and Specifications.

Wie heeft de GPS uitgevonden? Mensen achter het Global Positioning System.

Dat Alexander Graham Bell de telefoon niet heeft uitgevonden, kon 113 jaar na de dood van de oorspronkelijke uitvinder Antonio Meucci voor de rechtbank worden bewezen. De naam Thomas Edison komt voor de geest als iemand 'lamp' zegt, maar het was Humphry Davy die voor het eerst liet zien hoe licht kan worden gegoten door een elektrische stroom door een platinastrook te leiden. De geschiedenis van de wetenschap zit vol uitvindingen waarvan het eigendom fel wordt betwist. Het Global Positioning System (GPS) is daar een van. Wie heeft de GPS dan uitgevonden?

GPS is zo'n onmisbaar onderdeel geworden van het moderne leven dat we er bijna afhankelijk van zijn geworden. Het is langzaam en gestaag onze auto's, schepen, vliegtuigen, camera's, bouwmachines, landbouwmachines, laptops en natuurlijk smartphones binnengeslopen.

En toch bestaat er een gebrek aan consensus over wie moet worden gecrediteerd voor de creatie ervan. Er is erkend dat ten minste vier verschillende mensen duidelijk betrokken zijn bij de uitvinding van deze revolutionaire technologie, die uiteindelijk werd ontwikkeld door het Amerikaanse ministerie van Defensie om de strijdkrachten te helpen.

Roger L. Easton

Dit voormalige hoofd van de afdeling ruimtevaarttoepassingen van Naval Research Laboratory was het brein achter verschillende technische toepassingen en technologieën die de ontwikkeling van de GPS mogelijk maakten. Easton, een wetenschapper uit de Koude Oorlog, werkte aan technologie om satellieten zoals de Spoetnik van de Sovjet-Unie te volgen voordat hij een op tijd gebaseerd navigatieconcept bedacht, genaamd TIMATION, dat gebruik maakte van passieve bereikbaarheid, cirkelvormige banen en zeer nauwkeurige klokken in de ruimte, gesynchroniseerd met een hoofdklok. Zelfs vandaag de dag zijn deze functies essentieel in elke moderne GPS.

In 2004 ontving Easton de Amerikaanse National Medal of Technology and Innovation van de toenmalige president George W. Bush. De eer werd toegekend als erkenning voor „uitgebreide baanbrekende prestaties op het gebied van tracking-, navigatie- en timingtechnologie voor ruimtevaartuigen die hebben geleid tot de ontwikkeling van het NavStar-Global Positioning System”.”

Het duurde echter tot 2010 voordat de National Inventors Hall of Fame de inspanningen van Easton om de GPS te creëren erkende. In 2004 werden zelfs twee andere mensen opgenomen in de Hall of Fame omdat ze voorstander waren van de ontwikkeling van GPS-technologie.

Dr. Ivan krijgt

De Inventors Hall of Fame crediteert Dr. Om vooruit te gaan „het concept van het gebruik van een geavanceerd satellietsysteem om uiterst nauwkeurige positioneringsgegevens te kunnen berekenen voor snel rijdende voertuigen, variërend van auto's tot raketten.”

Deze oprichter van The Aerospace Corporation wordt ook erkend door de American National Academy of Engineering, die hem in 2003 de Charles Stark Draper Prize for Engineering heeft toegekend voor het „concept en de ontwikkeling van de GPS”. Meer specifiek crediteert de Academie Dr. Het was van cruciaal belang om zijn werk te doen aan „het ontwerp van GPS, de operationele waarde ervan en aan de planning, onderhandelingen en het bereiken van overeenkomsten met alle belanghebbenden van het systeem” was van cruciaal belang om het systeem te realiseren.

Dr. Hij kreeg een driedimensionaal systeem voor het vinden van de positie van het tijdsverschil tussen aankomst voor navigatie voorgesteld en, naar eigen zeggen, „een van de voorstellen van The Aerospace Corporation was in wezen wat nu de GPS is.” Hoewel hij erkende dat de marine al een zeer goed ruimtenavigatiesysteem had ontwikkeld toen dit voorstel werd ingediend bij het ministerie van Defensie, Dr. Getting zegt: „De conclusie van de Director of Defense Research & Engineering (DDRE) was dat er één systeem nodig was en dat het gebaseerd moest zijn op het Luchtmacht/Aerospace-concept, GPS genaamd, en ontwikkeld door de luchtmacht in samenwerking met alle drie de diensten.”
Bradford Parkinson

Brad Parkinson

Parkinson stond van 1972 tot 1978 aan de top van het NAVSTAR GPS Joint Program Office. De Inventors Hall of Fame is duidelijk dat „hij als eerste manager van het programma de hoofdarchitect van GPS was tijdens de conceptie, technische ontwikkeling en implementatie van het systeem.” Dit heeft Parkinson ook de titel 'Vader van de huisartsen' opgeleverd.

Parkinson, destijds kolonel van de luchtmacht, kreeg de taak om een programma van de Space and Missile Systems Organization genaamd 621B nieuw leven in te blazen dat hoogte en lengte- en breedtegraad bood voor navigatiedoeleinden. En toen het ministerie van Defensie besloot dat het een gezamenlijk programma wilde dat werd ontwikkeld met de medewerking van alle militaire diensten, kreeg Parkinson de leiding om zo'n programma samen te brengen.

Parkinson zegt in een toespraak op Stanford dat dit nieuwe programma de klokken heeft gehaald uit Easton's TIMATION, de signaalstructuur van 621B en de orbitale voorspellingsmethode van een ander marinenavigatiesysteem, TRANSIT genaamd, dat werd ontwikkeld door het Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory. Samen vormden deze het NavStar-Global Positioning System.

Een tijdlijn van GPS-geschiedenis

whenwasgpsinvented
1978
De eerste experimentele Block-I GPS-satelliet werd gelanceerd in februari 1978. De GPS-satellieten werden oorspronkelijk vervaardigd door Rockwell International en worden nu vervaardigd door Lockheed Martin.

1983
In 1983, nadat Sovjet-onderscheppingsvliegtuigen het burgervliegtuig KAL 007 neerschoten in het beperkte Sovjetluchtruim, waarbij alle 269 mensen aan boord omkwamen, US. President Ronald Reagan kondigde aan dat het GPS-systeem na voltooiing beschikbaar zou worden gesteld voor civiel gebruik.

1985
In 1985 waren er nog tien experimentele Block-I-satellieten gelanceerd om het concept te valideren.

1989
Op 14 februari 1989 werd de eerste moderne blok-II-satelliet gelanceerd.

Oude satelliet die om de aarde draait
1991
De oudste nog in bedrijf zijnde GPS-satelliet werd gelanceerd in augustus 1991.

1992
De 2nd Space Wing, die het systeem oorspronkelijk beheerde, werd in 1992 gedeactiveerd en vervangen door de 50th Space Wing.

1993-1994
In december 1993 bereikte het GPS-systeem de initiële operationele capaciteit en op 17 januari 1994 bevond zich een complete constellatie van 24 satellieten in een baan om de aarde.

1996
In 1996 erkende de VS het belang van GPS voor zowel civiele gebruikers als militaire gebruikers. President Bill Clinton vaardigde een beleidsrichtlijn uit waarin GPS werd uitgeroepen tot een systeem voor tweeërlei gebruik en waarbij een Interagency GPS Executive Board werd opgericht om het als een nationaal bezit te beheren.

1998
In 1998, US. Vicepresident Al Gore kondigde plannen aan om GPS te upgraden met twee nieuwe civiele signalen voor verbeterde gebruikersnauwkeurigheid en betrouwbaarheid, met name met betrekking tot luchtvaartveiligheid.

2000
„Selectieve beschikbaarheid” werd stopgezet, waardoor gebruikers buiten het Amerikaanse leger op 2 mei 2000 een signaal van volledige kwaliteit konden ontvangen.

2004
In 2004, US. President George W. Bush heeft het nationale beleid bijgewerkt en de raad van bestuur vervangen door het National Space-Based Positioning, Navigation and Timing Executive Committee.

2006
De meest recente lancering was op 17 november 2006.

GPS-onderscheidingen in de geschiedenis


Twee GPS-ontwikkelaars hebben in 2003 de Charles Stark Draper-prijs van de National Academy of Engineering ontvangen.

Ivan Getting, emeritus president van The Aerospace Corporation en ingenieur aan het Massachusetts Institute of Technology, heeft de basis gelegd voor GPS door verbeteringen aan te brengen in het landradiosysteem LORAN (Long-range Radio Aid to Navigation) uit de Tweede Wereldoorlog.

Bradford Parkinson, hoogleraar luchtvaart en ruimtevaart aan Stanford University, bedacht het huidige satellietsysteem in het begin van de jaren zestig en ontwikkelde het in samenwerking met de VS. Luchtmacht.

Eén GPS-ontwikkelaar, Roger L. Easton ontving de National Medal of Technology op 13 februari 2006 in het Witte Huis.

Op 10 februari 1993 selecteerde de National Aeronautic Association het Global Positioning System Team als winnaars van de Robert J. Collier Trophy, de meest prestigieuze luchtvaartprijs in de Verenigde Staten. Dit team bestaat uit onderzoekers van het Naval Research Laboratory, de VS. Luchtmacht, the Aerospace Corporation, Rockwell International Corporation, and IBM Federal Systems Company. Het citaat bij de uitreiking van de trofee eert het GPS-team „voor de belangrijkste ontwikkeling voor veilige en efficiënte navigatie en bewaking van lucht- en ruimtevaartuigen sinds de introductie van radionavigatie 50 jaar geleden.”

Andere systemen


GLONASS (Global Navigation Satellite System) wordt beheerd door Rusland, hoewel er in 2004 slechts twaalf actieve satellieten waren. In Rusland, Noord-Europa en Canada zijn minstens vier GLONASS-satellieten 45% van de tijd zichtbaar. Er zijn plannen om GLONASS met hulp van India tegen 2008 weer volledig operationeel te maken.

Samen met China, Israël, India, Marokko, Saoedi-Arabië, Zuid-Korea en Oekraïne heeft de Europese Unie plannen ontwikkeld om Galileo in 2010 operationeel te maken.





Doel van het GPS-systeem en waarom het is gestart

Systemen voor wereldwijde positionering, ooit uitsluitend voor militair gebruik, zijn van de grond gekomen als persoonlijk commercieel hulpmiddel, waardoor mensen alles kunnen doen, van het vinden van een routebeschrijving tot het in kaart brengen van. De korte geschiedenis van GPS verbleekt in vergelijking met de mogelijke toekomstige toepassingen van deze levendige technologie.

Hoe het werkt

Een globaal positioneringssysteem berekent de realtime positie van een apparaat met behulp van atoomklokken en orbitale satellieten. GPS-satellieten zenden continu signalen uit die de locatie en tijd van de satelliet aangeven, tot op een miljardste van een seconde nauwkeurig. Een GPS-eenheid in bijvoorbeeld een auto gebruikt de signalen van maximaal vier satellieten om zijn eigen relatieve positie te berekenen.

Historie

Systemen voor wereldwijde positionering zijn oorspronkelijk gemaakt voor militair gebruik in de jaren zeventig. De voorloper is echter het Transit-satellietnavigatiesysteem, voor het eerst gebruikt door de Amerikaanse marine in 1965. Dit systeem is oorspronkelijk ontwikkeld om onderzeeërs te helpen navigeren. Toen de regering van de Verenigde Staten een onfeilbaar satellietnavigatiesysteem nodig had, staken de knapste koppen van het Pentagon de koppen bij elkaar en kwamen in 1973 met het concept GPS op de proppen. De eerste GPS-satelliet werd gelanceerd in 1978 en sindsdien is de technologie verbreed voor commercieel gebruik.

Belang

De technologie is militair van enorm belang. Het helpt vriendelijke troepen georganiseerd te blijven en hun weg terug te vinden naar de basis of naar doelen. Het kan ook helpen om vijandelijke posities en bedreigingen te identificeren. Het leger was aanvankelijk huiverig om de technologie aan het bedrijfsleven over te geven. Het Pentagon werd echter overtuigd door bedrijven die de enorme potentiële markt voor de technologie zagen. Tegenwoordig wordt GPS door miljoenen mensen gebruikt om dagelijks te navigeren en kan het enorm nuttig zijn bij het in kaart brengen van rij- of wandelrichtingen.

gps-satellieten

Naast het gebruik van GPS in een auto of op straat om een routebeschrijving te vinden, heeft het een aantal andere belangrijke toepassingen. GPS wordt gebruikt voor het in kaart brengen en onderzoeken van de aarde. Het kan ook helpen om aardbevingen te volgen. Civiele piloten gebruiken GPS tijdens de vlucht, net als luchtvaartmaatschappijen om vluchten te coördineren. De technologie wordt ook door bedrijven gebruikt om de satellieten bij te houden die GPS mogelijk maken.


Toekomstige toepassingen

De toekomst van GPS ziet er rooskleurig uit. Programma's zoals Google Earth zijn nog maar het begin van wat er kan worden gedaan met technologie voor wereldwijde positionering. Militair, nauwkeuriger en snellere GPS-systemen kunnen troepen en commandanten actuele analyses geven van de bewegingen van vriendschappelijke en vijandelijke troepen. Nu GPS steeds kleiner en krachtiger wordt, kan het ook worden gebruikt voor individuele soldaten in het veld om hun positie te bepalen. Commercieel gezien is de technologie de afgelopen jaren explosief gegroeid, waardoor iedereen zich krachtige GPS-eenheden kan veroorloven in zijn auto en huis. Die technologie maakt nu de sprong naar mobiele smartphones.

De belangrijkste incarnatie van deze aanpak begon in 1974 toen de VS. Luchtmacht started development of the first of a series of Navstar satellites, the ground control system, and various types of military user equipment.

Loading full article...