Vážené kolegyně a kolegové.
Jak definovat poznání? Pomohu si citátem pana Empedokla z Akragantu.
„Člověk pozná jen maličký kousek jsoucna, ale každý věří, že objevil všechno“
Tato slova starého řeckého filosofa vyjadřují nemilosrdnou pravdu spojenou s naším sebevědomím a zároveň předurčují téma této série keší. Ano, chci tady hovořit o poznání základů a funkcí věcí v našich životech běžně užívaných. Vysvětlit principy a zákony, na kterých tyto věci fungují a o kterých řada z nás nemá ani ponětí. Keše budou umístěny formou tak trochu rozházeného power trailu do veřejně přístupné části přírodní rezervace Kotvice a budou vás provázet touto krásnou lokalitou po celý rok 2023. Žádám však tímto všechny hráče o důsledně dodržování pravidel ochrany přírody platných v této přírodní rezervaci.
GPS - Globální polohovací systém
Nám geokešerům, asi všeobecně známá zkratka, ale napadlo vás někdy, jak vlastně tento systém funguje?
Trochu historie
Vznik prvních satelitních navigačních systémů se datuje do druhé poloviny 20. století, u jejichž zrodu stály především armádní zájmy USA.
Jeden z prvních navigačních systémů nesl název TRANSIT a byl do plného provozu uveden v roce 1964 a měl samozřejmě celou řadu nástupců. Nejpoužívanějším z nich, se na našem území stal americký globální polohový systém NAVSTAR - GPS.
Jeho vznik můžeme rozdělit na tři fáze
- v roce 1978 byl do vesmíru vypuštěn první satelit následovaný dalšími 10 testovacími družicemi. Pomocí různých testů byly prováděny první zkoušky funkčnosti navigace.
- během druhé fáze dochází k budování řídících a monitorovacích stanic - pozemního segmentu GPS a výrobě 28 kusů nových družic určených k nahrazení a rozšíření družic první etapy.
- ve třetí fázi bylo na oběžné dráze poprvé umístěno 24 družic potřebných pro plnou funkčnost navigačního systému a systém byl 3.3.1994 prohlášen za provozuschopný.
Tato data zobrazují aktuální situaci ke konci června 2020. V rámci systému GPS bylo vypuštěno 75 satelitů, z nichž je 31 v operačním provozu, 9 rezervních, 2 kousky se testují a ostatní jsou mimo provoz, nebo byly ztraceny při startu.
Tolik z dat historie.
Pro civilní využití se stal přelomovým dnem v historii 1. květen roku 2000, kdy byla v systému GPS vypnuta záměrná chyba, která zkreslovala určovanou pozici.
Jak vlastně systém GPS funguje
Původně byla kosmická část projektována pro 24 satelitů umístěných na šesti kruhových drahách, ale dnes se již toto množství mění aktuálně dle potřeby. Tyto satelity se pohybují ve výšce cca 20 190 km nad zemí rychlostí 3,8 km/s. Jejich dráhy mají sklon 55° a jsou vzájemně posunuty o 60°. Tedy v každé dráze se dnes pohybuje 5 - 6 nepravidelně rozmístěných satelitů.
Váha každého satelitu je cca 1,63 tuny a skládá se z řady dílů. Základními díly jsou velmi přesné atomové hodiny a řada antén pro vysílání rádiových kódů v několika frekvenčních pásmech. Energie potřebná pro provoz je získávána z baterií napojených na solární panely. A protože jde o původně vojenský projekt, najdou se zde rovněž detektory startů balistických raket, jaderných výbuchů, ale i další podobná udělátka.
Princip systému určování polohy si pro naši potřebu pořádně zjednodušíme. Signál, který nám pomáhá určit naši polohu je vysílán z družic, a proto je vhodné mít přímou viditelnost na oblohu. Každá družice vysílá speciální kód - časové razítko, tedy čas, ve kterém byl signál odeslán ze satelitu a informaci o poloze své a dalších satelitů. Tento kód doputuje k našemu GPS modulu, který pomocí přesložitých algoritmů vypočítá rozdíl časů mezi mezi odesláním a příjmem tohoto signálu. Protože se tento signál šíří rychlostí světla, lze jednoduše vypočítat, jak daleko je družice od přijímače a to je v podstatě celé tajemství GPS systému a zaměření naší polohy.
Pro ilustraci nyní použijeme pouze dvourozměrný prostor a znázorníme si tuto situaci. Náš GPS modul získal data z jednoho satelitu a z nich dokáže vypočítat jeho vzdálenost. Nachází se tedy na kružnici, jejímž středem je poloha satelitu, ale naší polohu již nedokáže blíže specifikovat.
GPS modul si tedy stáhne stejnou informaci z jiného satelitu a vypočítá stejné údaje, takže máme k dispozici další jen úhlově posunutou kružnici, na níž vidíme dva průsečíky, přičemž v jednom z nich se nacházíme.
Stejná operace s dalším satelitem nám upřesňuje naši polohu.
V realitě se však pohybujeme v trojrozměrném prostoru a pro zaměření se používají spíš koule, než kružnice. Pro zjištění naší polohy je tedy nutno použít minimálně čtyři viditelné satelity. Pomocí čtvrtého satelitu je udávána naše nadmořská výška a dochází zde samozřejmě k dalšímu zpřesnění naší polohy. Ani tento stav však nezaručuje, bezchybné určení místa, kde se nacházíme. Každá byť minimální chyba ve vypočteném čase, může znamenat obrovskou chybu ve výpočtu vzdálenosti, přičemž tato chyba může být způsobena chybou družicových hodin, toposférickým, či ionosférickým zpožděním. Výsledkem je ono naše proklínání mizerně zaměřené keše, přičemž k její eliminaci stačí pouze zachycení co nejvíce viditelných satelitů. V naší republice je vždy v daném okamžiku k disposici min. 7 - 8 satelitů a přesnost zaměření se pohybuje mezi 5 - 10 m.
Nebudu zde již dále rozvádět problematiku tohoto systému, jako vše je samozřejmě o dost složitější, ale pro pochopení funkce toto vysvětlení považuji za dostatečné.
Informace ke keši
Vylouskané odpovědi jednoduše dosadíme do níže uvedených souřadnic a můžeme vyrazit za pokladem.
N 49°4X.XXX kde X.XXX = CAFC - AEA - EBC + EE
E 018°0Y.YYY kde Y.YYY = BAEA + CBDE - ABB - DAAE
Při luštění tohoto jednoduchého kvízu přeji dobrou zábavu.
Pozor, některé keše série budou v logbooku obsahovat bonusová čísla, která budete v budoucnu potřebovat.
Pozor, dne 26.3.2023 provedena úprava souřadnic z důvodu prvotního nepřesného zaměření.
Zkontrolujte Vaše řešení
Stupně vítězů
Použité zdroje
-http://home.tiscali.cz/cz530628/popisy/gps.html
-https://cs.wikipedia.org/wiki/Galileo_(naviga%C4%8Dn%C3%AD_syst%C3%A9m)
Historie keše:
7.1.2023 Publikace keše
26.3.2023 Kontrola keše - bez závad
29.1.2024 Kontrola keše, vyčistěna,doplněna tužka, výměna popisky