Haló, tady GPS družice!

Kategorie
Autor
Haló, tady GPS družice!

Systém GPS družic vysílá z oběžné dráhy do přijímačů na Zemi radiové signály v tzv. L pásmu (1-2 GHz), které zároveň slouží například k přenosu signálů uživatelům mobilních telefonů nebo leteckého provozu. V rámci tohoto pásma využívají družice dvě nosné frekvence označované jako L1 (1575,42 MHz) a L2 (1227,60 MHz), na kterých vysílají tzv. navigační zprávy a dálkoměrné kódy.

Navigační zpráva obsahuje informace o přesných parametrech oběžných drah družic spolu s doplňujícími údaji o jejich aktuálním stavu. V její šifrované části, která je určená pro vojenské účely, se pak nachází například korekce, které zvyšují přesnost měření. Odvysílání kompletní navigační zprávy zabere družici 12,5 minuty.

Dálkoměrný kód má charakter tzv. pseudonáhodného šumu (PRN - Pseudo Random Noise). Jde o uměle generované posloupnosti opakujícího se binárního signálu, který v konečném výsledku připomíná náhodný šum. Z informace o přesném čase odeslání a příjmu jedné sekvence tohoto kódu určí GPS přijímač svoji vzdálenost od družice, kterou potřebuje k vypočítání své přesné polohy.

Dálkoměrné kódy GPS družic

V současné době vysílají GPS družice dva typy dálkoměrných kódů - C/A kód a P kód. Ty se vzájemně liší svojí přesností, délkou i využitím.

C/A kód (Coarse/Aquisition code neboli hrubý/dostupný kód) je nešifrovaný veřejně přístupný krátký kód, jehož odeslání na frekvenci L1 trvá družici pouhou jednu milisekundu. Díky tomu se perfektně hodí k rychlému vyhledávání GPS signálu a k identifikaci družic na základě specifičnosti jejich kódu. Zatímco běžní civilní uživatelé získávají z C/A kódu i údaje k dálkoměrnému měření, autorizovaní uživatelé používají k tomuto účelu přesnější P kód.

P kód (Precision code neboli přesný kód) je podstatně delší než C/A kód a jeho odvysílání zabere družici celý jeden týden. Nehodí se proto pro rychlé vyhledávání signálu z GPS družic, ale zato je ideální k provádění velmi přesných dálkoměrných měření.

Díky tomu, že P kód využívá obě nosné vlny L1 i L2, dokáže eliminovat vliv ionosféry na vysílaný signál. Pro vojenské účely je P kód průběžně asymetricky šifrován W kódem na Y kód.

Modernizace GPS systému

Před několika lety byla zahájena modernizace celého GPS systému, která v budoucnu umožní využití většího počtu družic i dalších frekvencí v L pásmu. V plánu je navíc zpřesnění a větší zabezpečení vojenských signálů včetně lepší ochrany proti rušení. Chystané změny povedou také ke zpřesnění civilních signálů, které běžní uživatelé GPS systému využívají k navigaci nebo při hraní geolokačních her, jakými jsou Treasure Hunt, Challenge Tour a Mystery Trail.