TKK | Tietoverkkolaboratorio | Opetus

GPS Yleiskuvaus Teoria Historia Käytäntö Linkkejä Takaisin aloitussivulle Tekijät Lähteet

Yleistä GPS:tä - mikä on GPS? GPS on lyhenne sanoista Global Positioning System. Kyseessä on Yhdysvaltain puolustushallinnon ylläpitämä maata kiertävien satelliittien järjestelmä. Kukin satelliitti lähettää yksilöllisiä radiosignaaleja. Kun maan pinnalla otetaan vastaan tällainen signaali, voidaan sen kulkuajasta laskea etäisyys lähettäneeseen satelliittiin. Jos ja kun paikannukseen käytettävän vastaanottimen "näkökentässä" on useita satelliitteja, voidaan samanaikaisten etäisyysmittauksien avulla määrittää yksikäsitteisesti mittauspisteen sijainti kolmiulotteisessa avaruudessa. Lisäksi radiosignaalin taajuussiirtymästä (ns. Doppler-siirtymä) voidaan laskea lähettäjän ja vastaanottajan nopeus toisiensa suhteen. GPS:n kuuluu 24 satelliittia jotka kiertävät maapalloa kuudessa ratatasossa. Yksi kierros kestää maan pinnalta katsottuna vajaan vuorokauden (23h 56 min). Satelliittien kiertoradat on järjestetty siten, että jokaisessa pisteessä maapallon pinnalla on jatkuvasti näkyvissä vähintään neljä satelliittia, vieläpä niin, että satelliittien geometrinen asema on suuntimisen kannalta hyvä (ts. satelliitit eivät ole liian lähellä toisiaan tai horisonttia). Periaatteessa neljäkin yhtä aikaa näkyvää satelliittia riittää tarkkaan paikantamiseen sekä vastaanottimen kellon tahdistamiseen, mutta käytännössä satelliitteja näkyy yleensä enemmän. Silloin paikannusvastaanotin voi joko valita neljä sopivinta satelliittia (helpoin ratkaisu) tai käyttää useampien satelliittien tietoja luotettavamman tuloksen saamiseksi, tavallaan keskiarvoistaa eri mittaustuloksia (tämä vaatii vastaanottimelta jo enemmän älykkyyttä). GPS suunniteltiin aikanaan etupäässä sotilaallisia tarpeita varten. Siviileillekin päätettiin antaa rauhan aikana mahdollisuus käyttää satelliittijärjestelmää. Järjestelmän täysi tarkkuus varattiin kuitenkin sotilaiden yksinoikeudeksi. Teknisesti se tarkoittaa, että satelliittien lähetteisiin lisätään näennäissatunnaista kohinaa, joka heikentää saavutettavaa paikannustarkkuutta. Yhdysvaltain puolustusviranomaisten valtuuttamat käyttäjät saavat salausavaimen, jolla tämä kohina voidaan viesteistä poistaa. Useimmilla GPS:n käyttäjillä ei tietenkään tällaista valtuutusta ole, joten salauksen kiertävien järjestelmien kehittäminen on monien intressissä. Teknisesti se onnistuu, etenkin differentiaali-GPS on saavuttanut suuren suosion. Tarvittavat laitteet vain ovat jonkin verran kalliimpia. Tilanne onkin hieman nurinkurinen, kun USA:n viranomaiset käyttävät resurssejaan GPS:n salaamiseen ja toisaalla (esim. Suomessa Merenkulkulaitos) julkinen valta ylläpitää järjestelmiä, joiden avulla salausta kierretään. Mainittakoon vielä, että Kuwaitin sodan aikaan, kun GPS pääsi tositoimiin, jouduttiin siviili-GPS:n häirintä kytkemään päältä pois, koska USA:n armeijalla ei ollut käytössään riittävästi salauksen purkuun pystyviä GPS-vastaanottimia.

Tietoverkkolaboratorio on nyt osa Tietoliikenne- ja tietoverkkotekniikan laitosta. Tällä sivulla oleva tieto voi olla vanhentunutta.

Kurssien ajantasainen tieto on MyCourses-palvelussa.