Թարգմանչաց շարժման տեսադարանը

Ինչպե՞ս GPS-ը սովորեց գտնել ձեզ Երկրի գրեթե ցանկացած վայրում:.mp4

WEBVTT

00:00.000 --> 00:01.000
Պատկերացրեք սովորական իրավիճակ.

00:01.000 --> 00:11.000
Մարդը դուրս է գալիս մետրոյից անծանոթ քաղաքում, չի հասկանում, թե որ կողմով գնա, հանում է հեռախոսը, բացում քարտեզը, և մի երկու վայրկյան հետո էկրանին հայտնվում է մի փոքրիկ կապույտ կետ։

00:12.000 --> 00:15.000
Ահա այն, հենց այստեղ, ճշգրիտ մի քանի մետրի սահմաններում:

00:15.000 --> 00:19.000
Մենք այնքան սովոր ենք դրան, որ չենք էլ նկատում, թե որքան տարօրինակ է դա։

00:19.000 --> 00:28.000
Հեռախոսը անցորդներից ուղղություն չէր հարցնում, այն չէր միանում տեսախցիկի մոտակա սյունին, և, անշուշտ, ոչ մի արբանյակ ոսպնյակ չի ուղղել այս մարդու վրա՝ նրան վերևից տեսնելու համար:

00:28.000 --> 00:32.000
Այսպիսով, ինչպե՞ս է հեռախոսը նույնիսկ իմանում, թե որտեղ է իր տերը:

00:32.000 --> 00:33.000
Կարծես թե պատասխանն ակնհայտ է.

00:33.000 --> 00:34.000
Բայց սա GPS է:

00:35.000 --> 00:36.000
Ուղեկիցները տեսնում են քեզ:

00:36.000 --> 00:40.000
Բայց երբ մի վայրկյան մտածում էս դրա մասին, պարզ ձևակերպումը սկսում է քանդվել։

00:40.000 --> 00:43.000
Արբանյակը թռչում է մոտավորապես 20000 կիլոմետր բարձրության վրա:

00:43.000 --> 00:45.000
Նա չի կարող տեսնել մարդուն:

00:45.000 --> 00:52.000
Նա կոնկրետ հետիոտնի վրա ուղղված տեսախցիկ չունի, և նույնիսկ չգիտի, որ ինչ-որ տեղ ներքևում ինչ-որ մեկն իր ձեռքում հեռախոս է բռնել։

00:52.000 --> 00:54.000
Արբանյակը պարզապես ազդանշան է ուղարկում:

00:54.000 --> 00:56.000
Եվ դա այն ամենն է, ինչ նա անում է:

00:56.000 --> 01:04.000
Հեռախոսից պատասխան չի ստանում, կոորդինատներ չի հարցնում, երկխոսություն չի անում, ուղղակի դատարկության մեջ ասում է՝ հիմա այսինչ ժամն է, ես այստեղ եմ։

01:04.000 --> 01:11.000
Եվ դա, չգիտես ինչու, պարզվում է, որ բավական է, որպեսզի անցորդի գրպանում գտնվող հեռախոսը հասկանա, թե որտեղ է այն՝ մինչև մետր:

01:12.000 --> 01:18.000
Եթե ​​արբանյակը չի կարող տեսնել ձեզ, և դուք չեք կարող տեսնել արբանյակը ուղղակիորեն, ինչպե՞ս կարող է նույնիսկ նման հաշվարկ լինել:

01:18.000 --> 01:21.000
Այս հարցի պատասխանը շատ ավելի հետաքրքիր է, քան թվում է առաջին հայացքից։

01:22.000 --> 01:27.000
Եվ դա գրեթե կապ չունի այն ամենի հետ, ինչի մասին մարդիկ սովորաբար մտածում են նավիգացիա բառը լսելիս:

01:27.000 --> 01:32.000
Փաստն այն է, որ ամբողջ համակարգը կառուցված է ոչ թե սահմանման, այլ չափման վրա:

01:32.000 --> 01:41.000
Եվ դա հեռավորությունը չէ, որ չափվում է ուղղակիորեն կամ տեղանքի պատկերը. ժամանակն է, որը չափվում է, և այն ճշգրտությամբ, որը դժվար է գլուխդ փաթաթել:

01:41.000 --> 01:48.000
Բանն այն է, որ արբանյակի ուղարկած ռադիոազդանշանը շարժվում է որոշակի արագությամբ՝ լույսի արագությամբ։

01:48.000 --> 01:50.000
Դա շատ արագ է, բայց ոչ ակնթարթային:

01:50.000 --> 01:57.000
Եթե ​​գիտեք, թե որ պահին է ազդանշանն ուղարկվել և գիտեք, թե որ կետում է այն ստացվել, կարող եք հաշվարկել, թե որքան ժամանակ է պահանջվել ազդանշանի ճանապարհորդության համար:

01:57.000 --> 02:02.000
Եվ իմանալով լույսի արագությունը և ճանապարհորդության ժամանակը, հեշտ է հաշվարկել այն հեռավորությունը, որն անցել է ազդանշանը:

02:02.000 --> 02:05.000
Սա պարզ գաղափար է, որը ծանոթ է դպրոցական ֆիզիկայից:

02:05.000 --> 02:08.000
Հեռավորությունը հավասար է արագության անգամ ժամանակին:

02:08.000 --> 02:19.000
Այսպիսով, յուրաքանչյուր GPS արբանյակ անընդհատ հեռարձակում է ազդանշան, որը պարունակում է երկու բան՝ այս ազդանշանի ուղարկման ճշգրիտ ժամանակը և տեղեկատվություն այն մասին, թե որտեղ է գտնվում հենց արբանյակն այդ պահին։

02:19.000 --> 02:30.000
Հեռախոսի ընդունիչը բռնում է ազդանշանը, ուղարկման ժամանակը համեմատում է ստացման ժամանակի հետ և հասկանում, թե որքան ժամանակ է եղել ազդանշանը ճանապարհին, ինչը նշանակում է, որ հասկանում է, թե որքան հեռու է այն տվյալ արբանյակից:

02:31.000 --> 02:38.000
Բայց այստեղ անմիջապես հարց է ծագում՝ եթե արբանյակներից մեկն ասում է, որ դու ինձանից այսքան հեռավորության վրա ես, դա ակնհայտորեն բավարար չէ։

02:38.000 --> 02:43.000
Պատկերացրեք, որ անծանոթը ձեզ ասում է. Դուք ինձանից 10 կիլոմետր հեռավորության վրա եք:

02:43.000 --> 02:44.000
Ի՞նչ է սա տալիս:

02:44.000 --> 02:45.000
Գրեթե ոչինչ։

02:45.000 --> 02:50.000
Դուք կարող եք լինել այս անձի շուրջ 10 կիլոմետր շառավղով շրջանագծի ցանկացած վայրում:

02:51.000 --> 02:52.000
Չափազանց շատ տարբերակներ:

02:52.000 --> 02:59.000
Հիմա պատկերացրեք, որ մի երկրորդ մարդ, որը գտնվում է բոլորովին այլ վայրում, ասում է. «Իսկ դու ինձանից 7 կիլոմետր ես»:

02:59.000 --> 03:05.000
Այժմ դուք ունեք երկու շրջան, և դրանք հատվում են առավելագույնը երկու կետով, շատ ավելի լավ:

03:05.000 --> 03:16.000
Իսկ եթե երրորդ ձայնն ինձնից ավելացնի 5 կիլոմետր, ապա մնացած երկու կետերից ամենայն հավանականությամբ կմնա միայն մեկը, քանի որ երրորդ շրջանը կանցնի դրանցից միայն մեկով։

03:16.000 --> 03:22.000
Իրար վրա դրված երեք հեռավորությունները գրեթե միշտ մատնանշում են մեկ կոնկրետ վայր:

03:22.000 --> 03:26.000
Ահա թե ինչպես է աշխատում արբանյակային նավիգացիայի հիմնական գաղափարը:

03:26.000 --> 03:36.000
Միայն շրջանագծի փոխարեն և հարթ քարտեզի վրա մենք խոսում ենք եռաչափ տարածության մեջ գտնվող գնդերի մասին, քանի որ մարդը գտնվում է ոչ թե հարթության վրա, այլ մոլորակի մակերեսին և նույնիսկ ինչ-որ բարձրության վրա։

03:36.000 --> 03:39.000
Սա այնքան է, որքան տունը, սարի լանջը, ինքնաթիռը։

03:39.000 --> 03:51.000
Երեք արբանյակների շուրջ երեք գնդիկներ հատվում են շատ փոքր թվով կետերով, և, անտեսելով ակնհայտորեն ծիծաղելի տարբերակները, ինչպիսին է դիրքը ինչ-որ տեղ արտաքին տարածության մեջ, մնում է մեկ ողջամիտ կետ Երկրի մակերևույթի վրա:

03:51.000 --> 03:53.000
Սա ձեր դիրքորոշումն է:

03:53.000 --> 03:56.000
Թվում է, թե կան երեք արբանյակներ, և ամեն ինչ պատրաստ է։

03:56.000 --> 04:03.000
Բայց այստեղից է սկսվում պատմության հետաքրքիր մասը, քանի որ այս ամբողջ գեղեցիկ սխեման հենված է մեկ փխրուն պայմանի վրա:

04:03.000 --> 04:06.000
Ժամանակը պետք է աներևակայելի ճշգրիտ չափել։

04:06.000 --> 04:07.000
Դա է խնդիրը:

04:07.000 --> 04:12.000
Ռադիոալիքային լույսերը շարժվում են վայրկյանում մոտավորապես 300000 կմ արագությամբ:

04:12.000 --> 04:18.000
Սա նշանակում է, որ վայրկյանի 1 միլիոներորդում ազդանշանը կարողանում է թռչել մոտ 300 մետր։

04:18.000 --> 04:29.000
Եթե ​​չափման մեջ ներգրավված ժամացույցը սխալ է նույնիսկ վայրկյանի այսքան չնչին մասում, հեռավորությունը որոշելու սխալն այլևս չի լինի սանտիմետր կամ մետր, այլ հարյուրավոր մետր:

04:29.000 --> 04:33.000
Եվ եթե ժամացույցի սխալը մի փոքր ավելի մեծ է, ապա հաշվարկը կարող է հասնել կիլոմետրերի:

04:33.000 --> 04:38.000
Պարզվում է, որ համակարգի ամբողջ ճշգրտությունը ուղղակիորեն կախված է նրանից, թե որքան ճշգրիտ է չափվում ժամանակը:

04:38.000 --> 04:43.000
Ահա թե ինչու յուրաքանչյուր GPS արբանյակ ունի ատոմային ժամացույց:

04:43.000 --> 04:53.000
Սա սովորական քվարցային ժամացույցը չէ, որը դուք գտնում եք ձեռքի ժամացույցի կամ համակարգչի մեջ, այլ սարք, որը չափում է ժամանակը ատոմների թրթռումներով՝ առավել հաճախ ցեզիումի կամ ռուբիդիումի ատոմների:

04:54.000 --> 05:03.000
Այս տատանումները տեղի են ունենում այնպիսի կայուն և կանխատեսելի հաճախականությամբ, որ նման ժամացույցը կարող է աշխատել տասնյակ հազարավոր տարիներ և կուտակել ընդամենը մի քանի վայրկյանի սխալ:

05:03.000 --> 05:11.000
Սա հենց այն ճշգրտությունն է, որն անհրաժեշտ է, որպեսզի լույսի արագությամբ ընթացող ազդանշանը օգտագործվի մետրերի ճշգրտությամբ հեռավորությունները չափելու համար:

05:11.000 --> 05:16.000
Բայց այստեղ հարց է առաջանում, որն առաջին հայացքից կասկածի տակ է դնում ողջ սխեման.

05:16.000 --> 05:18.000
Լավ, արբանյակն ունի ատոմային ժամացույց:

05:18.000 --> 05:20.000
Ինչ վերաբերում է հեռախոսին:

05:20.000 --> 05:23.000
Սովորական սմարթֆոնը, իհարկե, չունի ներկառուցված ատոմային ժամացույց:

05:24.000 --> 05:29.000
Սա թանկ, մեծ և էներգիա պահանջող սարքավորում է, որը պարզապես չի տեղավորվի ձեր գրպանում:

05:29.000 --> 05:33.000
Հեռախոսի ներսում ժամացույցը շատ ավելի պարզ է և չունի նույն կայունությունը:

05:33.000 --> 05:35.000
Ստացվում է հակասություն։

05:35.000 --> 05:42.000
Հեռավորությունը ազդանշանային ճանապարհորդության ժամանակով չափելու համար ձեզ անհրաժեշտ են հավասարապես ճշգրիտ ժամացույցներ և՛ արբանյակների, և՛ ստացողի վրա:

05:42.000 --> 05:44.000
Բայց ընդունիչն այս շքեղությունը չունի։

05:44.000 --> 05:47.000
Այդ դեպքում ինչպե՞ս կարող է աշխատել այս ամբողջ համակարգը:

05:47.000 --> 05:52.000
Այս խնդրի պատճառով է, որ իրականում դադարում է գործել երեք արբանյակներով պարզ սխեման:

05:53.000 --> 06:04.000
Հեռախոսի ոչ ճշգրիտ ժամացույցի միջոցով հաշվարկված երեք հեռավորությունները կտան ոչ թե մեկ ճշգրիտ հատման կետ, այլ տասնյակ և հարյուրավոր կիլոմետրերի սխալով լղոզված տարածք, որը լիովին անօգուտ է:

06:04.000 --> 06:11.000
Լուծումը ոչ թե ամեն հեռախոսի մեջ թանկարժեք ատոմային ժամացույց դնելն էր, այլ խնդիրը մաթեմատիկորեն մշակելը։

06:11.000 --> 06:20.000
Ինժեներները հավասարմանը ավելացրին ևս մեկ անհայտ մեծություն՝ բուն ընդունիչի ժամացույցի սխալը, և երեք արբանյակների փոխարեն սկսեցին օգտագործել չորսը։

06:20.000 --> 06:34.000
Իմաստը հետևյալն է. եթե հեռախոսի ժամացույցը որոշ չափով հետ է մնում կամ շտապում է, ապա այս սխալը հավասարապես խեղաթյուրում է բոլոր չափված հեռավորությունները դեպի բոլոր արբանյակները՝ ժամանակի նույն մասով, հետևաբար՝ հեռավորության նույն մասով:

06:35.000 --> 06:36.000
Սա շատ հարմար հատկություն է։

06:36.000 --> 06:51.000
Դա նշանակում է, որ եթե հաշվարկին ավելացնենք չորրորդ արբանյակը, ապա կունենանք չորս անհայտով չորս հավասարումների համակարգ՝ երեք տարածական կոորդինատներ՝ լայնություն, երկայնություն և բարձրություն, իսկ չորրորդ անհայտը՝ ստացողի ժամացույցի հենց ուղղումը։

06:51.000 --> 06:58.000
Լուծելով այս համակարգը՝ ստացողը միաժամանակ գտնում է և՛ իր դիրքը տարածության մեջ, և՛ թե որքան սխալ է իր սեփական ժամացույցը:

06:58.000 --> 07:07.000
Գեղեցիկ հնարք է ստացվում՝ հեռախոսին պետք չէ սեփական գերճշգրիտ ժամացույցը, քանի որ հաշվարկային համակարգն ինքն է ուղղում իր սխալը խնդրի լուծման գործընթացում։

07:07.000 --> 07:12.000
Այդ իսկ պատճառով իրական նավիգացիայի մեջ միշտ խոսում են չորս արբանյակների մասին, այլ ոչ թե երեք։

07:12.000 --> 07:18.000
Թեև առօրյա մակարդակում թվում է, որ երեք հատվող ոլորտները բավական են տարածության կետը որոշելու համար։

07:18.000 --> 07:22.000
Հարկ է հիշել, որ այս ամբողջ գաղափարն ամենևին էլ հանկարծակի չի առաջացել։

07:22.000 --> 07:27.000
Սեփական դիրքորոշման խնդիրը մարդկության հնագույն խնդիրներից է։

07:27.000 --> 07:33.000
Դարեր շարունակ նավաստիներն առաջնորդվել են աստղերով, Արեգակի դիրքով, կողմնացույցով և ափամերձ քարտեզներով։

07:33.000 --> 07:41.000
Բայց ավիացիայի, հրթիռային տեխնիկայի և հատկապես նավատորմի զարգացմամբ պարզ դարձավ, որ հին մեթոդները բավարար չեն։

07:41.000 --> 07:49.000
Նավը կամ ինքնաթիռը պետք է իմանար իր դիրքը արագ, ճշգրիտ և ցանկացած եղանակին, անկախ նրանից՝ երկինքը տեսանելի է, թե ոչ։

07:49.000 --> 08:06.000
Արբանյակային նավիգացիայի առաջին քայլերից մեկը Transit կոչվող համակարգն էր, որը մշակվել է Միացյալ Նահանգներում 50-ականների վերջին և 60-ականների սկզբին, հիմնականում նավատորմի համար, որպեսզի սուզանավերը կարողանան հստակեցնել իրենց դիրքերը բալիստիկ հրթիռներ արձակելուց առաջ:

08:06.000 --> 08:19.000
Տարանցման գաղափարը հիմնված էր ոչ թե ազդանշանի ճանապարհորդության ժամանակի չափման վրա, այլ մեկ այլ ֆիզիկական էֆեկտի՝ Դոպլերի էֆեկտի վրա, նույնը, որի պատճառով անցնող մեքենայի ազդանշանի ձայնը փոխում է տոնայնությունը՝ մոտենալով և հեռանալով մեզանից:

08:20.000 --> 08:25.000
Տարանցիկ արբանյակը թռչում էր իր ուղեծրով և անընդհատ արձակում էր որոշակի հաճախականության ազդանշան։

08:25.000 --> 08:32.000
Երբ արբանյակը մոտենում էր դիտորդին, ստացված ազդանշանի հաճախականությունը մի փոքր ավելի բարձր էր թվում, իսկ արբանյակը հեռանալով՝ մի փոքր ավելի ցածր:

08:32.000 --> 08:41.000
Ճշգրիտ վերլուծելով, թե ինչպես է փոխվում ազդանշանի հաճախականությունը ժամանակի ընթացքում, նավի ընդունիչը կարող է հաշվարկել իր դիրքը անցնող արբանյակի հետագծի համեմատ:

08:41.000 --> 08:44.000
Տրանզիտն աշխատեց, բայց լուրջ թերություն ուներ.

08:44.000 --> 08:53.000
Քիչ արբանյակներ կային, և երկրագնդի որոշակի կետում երբեմն անհրաժեշտ էր սպասել մեկ կամ ավելի ժամ, որպեսզի դրանցից գոնե մեկը թռչի գլխավերեւում և հնարավոր դարձներ հաշվարկներ կատարել:

08:53.000 --> 08:57.000
Սուզանավի համար, որը կարճ ժամանակով դուրս է գալիս մակերես, դա ընդունելի էր:

08:58.000 --> 09:03.000
Բայց իսկապես մշտական, շարունակական և ունիվերսալ նավարկության համար այս մեթոդը հարմար չէր:

09:03.000 --> 09:11.000
Բացի այդ, Դոպլերի մեթոդը պահանջում էր, որ դիտորդը որոշ ժամանակ գործնականում անշարժ մնար, մինչ արբանյակը թռչեր նրա վրայով և փոխեց ազդանշանի հաճախականությունը։

09:12.000 --> 09:22.000
Դանդաղ շարժվող նավի համար սա դեռ աշխատում էր, բայց մեծ արագությամբ թռչող կործանիչի կամ արագ շարժվող հրթիռի համար չափման այս մեթոդը գրեթե անօգուտ էր։

09:22.000 --> 09:28.000
Մինչ դիտարկումն ընթանում է, օբյեկտն արդեն զգալի տարածություն է անցել, և հաշվարկը կորցնում է իր իմաստը։

09:28.000 --> 09:38.000
Արդյո՞ք զինվորականներին անհրաժեշտ էր համակարգ, որը պատասխան կտա գրեթե ակնթարթորեն, ցանկացած պահի, և ոչ միայն այն ժամանակ, երբ հարմար արբանյակը պատահաբար թռչում է գլխավերեւում:

09:38.000 --> 09:41.000
Հենց այս խնդրից էլ ծնվեց հաջորդ տրամաբանական հարցը.

09:41.000 --> 10:00.000
Եթե ​​վերևում թռչող արբանյակը կարող է ասել ձեզ դիրքը, ապա ի՞նչ կլինի, եթե համոզվեք, որ մի քանի արբանյակներ միշտ տեսանելի են մոլորակի յուրաքանչյուր կետի վերևում միաժամանակ, և այնպիսի թիվ, որ դուք անմիջապես, առանց սպասելու, կարող եք հաշվարկել ձեր դիրքը` ելնելով ազդանշանների շարժման ժամանակից:

10:00.000 --> 10:07.000
Այսպիսով, 70-ականներին Միացյալ Նահանգներում սկսեց ձևավորվել համակարգի գաղափարը, որը հետագայում կոչվելու էր NAFSTAR GPS:

10:08.000 --> 10:16.000
Կարևոր է անմիջապես հրաժարվել ամենատարածված առասպելներից մեկն այն մասին, որ GPS-ը հայտնագործվել է մի փայլուն գիտնականի կողմից, ով միայնակ մշակել է ամբողջ հայեցակարգը:

10:16.000 --> 10:22.000
Փաստորեն, նախագծի վրա աշխատել են տասնյակ ինժեներներ, ֆիզիկոսներ և մասնագետներ տարբեր ռազմական և գիտական ​​կազմակերպություններից:

10:23.000 --> 10:23.000
Շ.

10:23.000 --> 10:33.000
Ներդրումները ներառում էին ատոմային ժամացույցների, արբանյակային կապի, ուղեծրային մեխանիկայի և թվային ազդանշանի մշակման զարգացումները, որոնք այդ ժամանակ արդեն զարգանում էին միմյանցից անկախ:

10:33.000 --> 10:38.000
GPS-ը բազմաթիվ տեխնոլոգիաների միավորման արդյունքն էր, այլ ոչ թե մեկ մարդու էպիֆան:

10:39.000 --> 10:47.000
Սկզբում համակարգը ստեղծվել է գրեթե բացառապես ռազմական առաջադրանքների համար՝ ճշգրիտ ուղղորդում, զորքերի համակարգում, նավերի և ինքնաթիռների նավարկություն:

10:47.000 --> 10:57.000
Այն գաղափարը, որ մի քանի տասնամյակ հետո սովորական մարդն իր գրպանից կհանի ափի չափ սարքեր և ստանա սրճարան գնալու ճշգրիտ կոորդինատներ, այն ժամանակ գրեթե ֆանտաստիկ էր թվում։

10:57.000 --> 11:02.000
Ազդանշանը ավելի ուշ հասանելի դարձավ քաղաքացիական օգտատերերին, և բավականին երկար ժամանակ նախատեսվում էր թերագնահատել դրա ճշգրտությունը։

11:02.000 --> 11:05.000
Այս պրակտիկան կոչվում էր ընտրովի մուտք:

11:05.000 --> 11:12.000
Գաղափարն այն էր, որ քաղաքացիական ընդունիչները կստանան ավելի քիչ ճշգրիտ տվյալներ, քան ռազմականները, եթե տեխնոլոգիան օգտագործվի թշնամու կողմից:

11:13.000 --> 11:17.000
Միայն 2000 թվականին այս պրակտիկան վերացավ, և քաղաքացիական ազդանշանի ճշգրտությունը կտրուկ աճեց։

11:18.000 --> 11:26.000
Գրեթե ակնթարթորեն, մեկ քաղաքական որոշմամբ, միլիոնավոր սովորական ընդունիչներ ամբողջ աշխարհում սկսեցին մի քանի անգամ ավելի ճշգրիտ ցույց տալ դիրքորոշումը, քան նախորդ օրը։

11:26.000 --> 11:32.000
Այստեղ արժե ցրել ևս մեկ տարածված առասպել, որ GPS-ը ինտերնետի կամ բջջային կապի տեսակ է։

11:32.000 --> 11:35.000
Իրականում սրանք երկու լրիվ տարբեր երեւույթներ են։

11:35.000 --> 11:45.000
GPS ընդունիչը կարող է հաշվարկել կոորդինատները՝ պարզապես լսելով արբանյակային ազդանշանները, նույնիսկ եթե մոտակայքում չկա մեկ բջջային հեռախոսի աշտարակ, և հեռախոսը գտնվում է թռիչքի ռեժիմում ինչ-որ տեղ խոր անտառում:

11:45.000 --> 11:48.000
Հիմնական դիրքի հաշվարկների համար ինտերնետն ընդհանրապես պետք չէ։

11:49.000 --> 12:07.000
Մեկ այլ բան այն է, որ ժամանակակից սմարթֆոններն օգտագործում են ինտերնետը և այլ աղբյուրներ՝ բջջային աշտարակների, մոտակա Wi-Fi կետերի տվյալները, ներկառուցված շարժման սենսորների ընթերցումները՝ արագացնելու դիրքի առաջին որոշումը և պարզաբանելու այն վայրերում, որտեղ արբանյակային ազդանշանը թույլ է, օրինակ՝ խիտ քաղաքային վայրերում:

12:08.000 --> 12:12.000
Բայց արբանյակային նավիգացիայի շատ հիմնական գաղափարը ինտերնետի կարիք չունի:

12:12.000 --> 12:20.000
Օգտակար է նաև հասկանալ, թե ինչու է նման համակարգը ընդհանուր առմամբ ընդունակ աշխատելու մոլորակի գրեթե ցանկացած կետում, և ոչ միայն որոշակի շրջաններում:

12:20.000 --> 12:38.000
GPS արբանյակները տեղակայված չեն որոշակի քաղաքի վրա մեկ ֆիքսված կետում, բայց անընդհատ շարժվում են իրենց ուղեծրերով, բաշխված այնպես, որ մի քանի արբանյակներ տեսանելի են երկրի մակերևույթի գրեթե ցանկացած կետից ցանկացած պահի, ինչը սովորաբար բավարար է հաշվարկը լուսանցքով կատարելու համար:

12:39.000 --> 12:45.000
Մեկ արբանյակը չի կարող անշարժ կախված լինել որոշակի վայրում, ուստի դրա փոխարեն օգտագործվում է մի ամբողջ համաստեղություն:

12:45.000 --> 12:54.000
Տարբեր ուղեծրերով շարժվող մի քանի տասնյակ մեքենաներ, որպեսզի հորիզոնից վեր անընդհատ փոխարինեն միմյանց՝ ապահովելով շարունակական ծածկույթ։

12:54.000 --> 12:58.000
Եվ այստեղ կարևոր է նշել ևս մեկ դետալ, որի մասին քիչ է մտածում.

12:58.000 --> 13:03.000
GPS-ը միակ նման համակարգը չէ աշխարհում, այլ մի քանիսից միայն մեկն է:

13:03.000 --> 13:07.000
Ռուսաստանը կառուցել է իր սեփական համակարգը, այն կոչվում է GLONAS:

13:07.000 --> 13:11.000
Եվրամիությունը ստեղծեց իր սեփական համակարգը, այն կոչվում է Galileo:

13:11.000 --> 13:13.000
Գոյություն ունի նաև չինական Bayo համակարգը։

13:14.000 --> 13:18.000
Նրանք բոլորն աշխատում են ռադիոազդանշանի ճամփորդության ժամանակի չափման նմանատիպ սկզբունքով:

13:18.000 --> 13:27.000
Իսկ ժամանակակից սմարթֆոնները հաճախ օգտագործում են ազդանշաններ մի քանի նման համակարգերից՝ դիրքորոշման ճշգրտությունն ու հուսալիությունը բարձրացնելու համար։

13:27.000 --> 13:42.000
Նման բոլոր համակարգերի ընդհանուր անվանումը գլոբալ նավիգացիոն արբանյակային համակարգեր է, իսկ GPS-ը պարզապես ամերիկյան համակարգի հատուկ անունն է, որն այնքան ծանոթ բառ է դարձել, որ երբեմն սխալմամբ օգտագործվում է ընդհանրապես ցանկացած արբանյակային նավիգացիայի համար:

13:42.000 --> 13:51.000
Այժմ արժե վերադառնալ այս ամբողջ պատմության ամենատպավորիչ շրջադարձին, որի պատճառով ժամանակը չափելու պարզ գաղափարը վերածվում է միանգամայն անսպասելի բանի:

13:51.000 --> 14:01.000
Բանն այն է, որ մի քանի մետրի ճշգրտության հասնելու համար ինժեներները պետք է հաշվի առնեին ոչ միայն լույսի արագությունը և ատոմային ժամացույցները, այլև Էյնշտեյնի հարաբերականության տեսության ազդեցությունը։

14:01.000 --> 14:03.000
Գրեթե անհավատալի է հնչում:

14:03.000 --> 14:11.000
Հեռախոսի էկրանի սովորական կապույտ կետը մասամբ պայմանավորված է նրանով, որ մարդկությունը հասկացել է տարածության և ժամանակի կառուցվածքի բարդությունները:

14:11.000 --> 14:12.000
Բայց դա այդպես է։

14:13.000 --> 14:25.000
GPS արբանյակները շարժվում են մեծ արագությամբ իրենց ուղեծրերում և միևնույն ժամանակ գտնվում են Երկրի կենտրոնից շատ ավելի հեռու, քան մոլորակի մակերեսը, ինչը նշանակում է, որ նրանք զգում են մի փոքր ավելի թույլ գրավիտացիոն գրավչություն:

14:25.000 --> 14:28.000
Այս երկու գործոններն էլ ազդում են ժամանակի ընթացքի վրա։

14:28.000 --> 14:36.000
Հարաբերականության հատուկ տեսությունն ասում է, որ ժամացույցները, որոնք շարժվում են բարձր արագությամբ, ավելի դանդաղ են աշխատում՝ համեմատած անշարժ դիտորդի հետ:

14:36.000 --> 14:44.000
Իսկ հարաբերականության ընդհանուր տեսությունն ասում է, որ զանգվածային մարմնից ավելի հեռու ժամացույցներն ավելի արագ են աշխատում, քանի որ գրավիտացիան ավելի թույլ է:

14:44.000 --> 14:50.000
Այս երկու էֆեկտները գործում են հակառակ ուղղություններով և ամբողջությամբ չեն ջնջում միմյանց:

14:50.000 --> 14:56.000
Արդյունքում արբանյակի վրա գտնվող ատոմային ժամացույցը մի փոքր այլ կերպ է աշխատում, քան Երկրի մակերևույթի նույն ժամացույցը:

14:56.000 --> 15:02.000
Տարբերությունը փոքր է առօրյա կյանքի համար, բայց կուտակվում է աշխատանքի յուրաքանչյուր վայրկյանի հետ։

15:02.000 --> 15:17.000
Եթե ​​ինժեներները համակարգում չներառեին այս հարաբերական էֆեկտների ուղղումը, ժամանակի որոշման սխալն այնքան արագ կկուտակվեր, որ մեկ օրվա ընթացքում կոորդինատների հաշվարկման սխալը կհասներ մի քանի կիլոմետրի, և ամբողջ համակարգը անօգուտ կլիներ:

15:17.000 --> 15:24.000
Հետևաբար, ի սկզբանե ուղղումը ներառված է ուղեծրի հաշվարկներում և արբանյակների վրա ատոմային ժամացույցների նախագծում՝ այդ ազդեցությունները հաշվի առնելու համար:

15:24.000 --> 15:35.000
Բանն այն չէ, որ GPS-ն ապացուցում է հարաբերականության տեսությունը ինչ-որ հանդիսավոր իմաստով, այլ այն, որ առանց հաշվի առնելու այս նուրբ ազդեցությունները, համակարգը պարզապես չի աշխատի անհրաժեշտ ճշգրտությամբ:

15:35.000 --> 15:40.000
Արժե նաև մի քանի խոսք ասել հենց ազդանշանների մասին, որոնք արբանյակներից անընդհատ թռչում են Երկիր։

15:40.000 --> 15:44.000
Այս ազդանշանների հզորությունը, երբ նրանք հասնում են մոլորակի մակերեսին, աննշան է:

15:44.000 --> 15:49.000
Նրանք անցնում են ավելի քան 20 հազար կիլոմետր, իսկ ճանապարհին զգալիորեն թուլանում են։

15:49.000 --> 15:54.000
Ահա թե ինչու GPS ընդունիչին սովորաբար անհրաժեշտ է երկնքի քիչ թե շատ բաց տեսարան:

15:55.000 --> 16:02.000
Խիտ տանիք, հաստ պատեր, շենքերի միջև խորը կիրճ կամ քարանձավ, որը կարող է գրեթե ամբողջությամբ խեղդել ազդանշանը:

16:02.000 --> 16:15.000
Այստեղ հարկ է ևս մեկ անգամ հիշել, որ դիրքի որոշումը հնարավոր է միայն այն պատճառով, որ յուրաքանչյուր արբանյակ ժամանակային ազդանշանի հետ միասին փոխանցում է նաև իր ուղեծրի մասին տվյալներ, որպեսզի ստացողը հստակ իմանա, թե որտեղից է ուղարկվել ազդանշանը։

16:16.000 --> 16:27.000
Այս տվյալները պարբերաբար թարմացվում են ցամաքային հետագծման կայաններից, որոնք մշտապես վերահսկում են արբանյակների ամբողջ համաստեղության դիրքը և կարգավորում նրանց փոխանցած տեղեկատվությունը, որպեսզի համոզվեն, որ հաշվարկները մնան ճշգրիտ:

16:28.000 --> 16:33.000
Նույնիսկ այս բոլոր ուղղումներով, GPS-ը բացարձակ կատարյալ ճշգրտությամբ կոորդինատներ չի տալիս:

16:33.000 --> 16:40.000
Երբեմն քարտեզի վրա կապույտ կետը մի փոքր ցատկում է կողքից այն կողմ, հատկապես, երբ մարդը կանգնած է բարձր շենքերի միջև:

16:40.000 --> 16:42.000
Դա տեղի է ունենում մի քանի պատճառներով.

16:42.000 --> 16:49.000
Արբանյակի ազդանշանը փոքր-ինչ դանդաղում է, երբ անցնում է մթնոլորտով, և այս ուշացումը փոքր սխալ է ներկայացնում հեռավորության հաշվարկում:

16:49.000 --> 17:01.000
Քաղաքային խիտ տարածքներում ազդանշանը կարող է արտացոլվել շենքերի պատերից և հասնել ընդունիչին ոչ թե ուղիղ գծով, այլ ավելի երկար և անուղղակի ճանապարհով, ինչը ստիպում է հեռավորությունը ավելի մեծ թվալ, քան իրականում կա:

17:01.000 --> 17:09.000
Երբեմն երկնքի մի մասը ծածկված է տներով կամ լեռներով, և ստացողը չունի անհրաժեշտ թվով լավ տեղադրված արբանյակներ՝ ճշգրիտ հաշվարկ կատարելու համար:

17:10.000 --> 17:16.000
Կան նաև փոքր սխալներ բուն արբանյակային ուղեծրի տվյալների և հեռախոսի ներսում որոշակի ընդունիչի առանձնահատկությունների մեջ:

17:17.000 --> 17:24.000
Այս ամենը միասին բացատրում է, թե ինչու է կապույտ կետը երբեմն մի փոքր շարժվում կամ ցնցվում, թեև համակարգն ինքնին ճիշտ է աշխատում:

17:24.000 --> 17:31.000
Այն պարզապես փորձում է հաշվարկել դիրքը ոչ իդեալական իրական աշխարհի չափումներից, այլ ոչ թե վերացական դասագրքերի երկրաչափությունից:

17:31.000 --> 17:39.000
Աստիճանաբար արբանյակային նավիգացիան դուրս եկավ ռազմական նպատակներից և դարձավ ժամանակակից կյանքի աննկատ, բայց հիմնարար մաս:

17:39.000 --> 17:43.000
Ավտոնավիգատորները տալիս են ուղղություններ և զգուշացնում խցանումների մասին:

17:43.000 --> 17:48.000
Ինքնաթիռներն օգտագործում են արբանյակային ազդանշանները՝ որպես իրենց երթուղային նավիգացիոն համակարգերից մեկը:

17:48.000 --> 17:52.000
Ծովային նավերը ստուգում են իրենց ընթացքը օվկիանոսի մեջտեղում՝ առանց որևէ տեսանելի ուղենիշի:

17:53.000 --> 17:56.000
Փրկարար ծառայությունները կանչի կոորդինատներով հայտնաբերում են դեպքի վայրը։

17:56.000 --> 18:03.000
Գյուղատնտեսական տեխնիկան մի քանի սանտիմետր ճշգրտությամբ ակոս է մտցնում դաշտ՝ խնայելով վառելիքն ու սերմերը։

18:03.000 --> 18:06.000
Գեոդեզիները կազմում են տարածքի ճշգրիտ քարտեզներ:

18:06.000 --> 18:11.000
Լոգիստիկ ընկերությունները միանգամից հետևում են հազարավոր բեռնատարների և բեռնարկղերի:

18:11.000 --> 18:25.000
Եվ, հատկապես հեշտ բաց թողնելը, արբանյակային ազդանշանները տալիս են ոչ միայն կոորդինատներ, այլև չափազանց ճշգրիտ ժամանակ, որն օգտագործվում է ամբողջ աշխարհում բանկային համակարգերի, էներգետիկ ցանցերի և հեռահաղորդակցության ենթակառուցվածքների համաժամացման համար:

18:25.000 --> 18:34.000
Մենք պատկերացնում ենք արբանյակային նավիգացիան որպես հեռախոսի խոնարհ հատկանիշ, մինչդեռ իրականում այն ​​վաղուց դարձել է այն անտեսանելի սյուներից մեկը, որի վրա հենվում է ժամանակակից քաղաքակրթությունը:

18:35.000 --> 18:42.000
Եվ, թերևս, ամենակարևորը, որ պետք է խլել այս պատմությունից, այն է, որ GPS-ը ոչինչ չգիտի հեռախոսը պահող անձի մասին:

18:42.000 --> 18:50.000
Համակարգը չգիտի ձեր անունը, չգիտի, թե ով եք դուք, չի տեսնում ձեզ վերևից և ընդհանրապես չգիտի, որ ինչ-որ տեղ ներքևում ինչ-որ մեկը նայում է էկրանին՝ սպասելով կապույտ կետի:

18:50.000 --> 18:57.000
Այն ամենը, ինչ իրականում տեղի է ունենում, շատ ավելի սառն է և միևնույն ժամանակ շատ ավելի հետաքրքիր, քան տիեզերքից հսկողության մասին ցանկացած ֆանտազիա:

18:57.000 --> 19:19.000
Ընդունիչը պարզապես վերցնում է թույլ ռադիոազդանշանները մի քանի արբանյակներից, չափում է, թե այդ ազդանշաններից յուրաքանչյուրը որքան ժամանակ է պահանջել ճանապարհորդելու համար, համեմատում է այս փոքր ժամանակահատվածները միմյանց հետ, հաշվի է առնում իր ժամացույցի անճշտությունը, լուծում է մաթեմատիկական խնդիր մի քանի անհայտներով և արդյունքում ստանում է 3 թվեր՝ տիեզերքում, որոնք վերածվում են քարտեզի կետի:

19:19.000 --> 19:22.000
Եկեք վերադառնանք հենց այն մարդուն, ում հետ ամեն ինչ սկսվեց:

19:22.000 --> 19:28.000
Նա կանգնած է անծանոթ քաղաքի մեջտեղում, հեռախոսը ձեռքում է և դիտում է էկրանին երևացող կապույտ կետը։

19:29.000 --> 19:33.000
Մի վայրկյան առաջ այն կարծես սովորական, աննկատելի սմարթֆոնի գործառույթ լիներ:

19:34.000 --> 19:56.000
Այժմ պարզ է, որ այս կետի հետևում կա արբանյակների մի ամբողջ համաստեղություն, որոնք թռչում են մթնոլորտից շատ վեր, ատոմային ժամացույցներ, որոնք ժամանակն են պահում վայրկյանի միլիարդերորդականները, ռադիոազդանշաններ, որոնք շարժվում են լույսի արագությամբ, խելացի մաթեմատիկա, որը թույլ է տալիս անել առանց թանկարժեք ժամացույցի գրպանում, և նույնիսկ ուղղումներ, որոնք բխում են Էյնշտեյնի հարաբերականության տեսությունից:

19:56.000 --> 20:00.000
Այսպիսով, ինչպե՞ս GPS-ը սովորեց գտնել ձեզ Երկրի գրեթե ցանկացած վայրում:

20:00.000 --> 20:12.000
Այն չի տեսնում ձեզ և չի հետևում ձեզ, այն չափում է ժամանակը, փոքր, մարդկային ընկալման համար գրեթե անտարբեր, վայրկյանի բեկորներ ազդանշան ուղարկելու և ստանալու միջև:

20:12.000 --> 20:15.000
Այնուհետև վայրկյանի այդ հատվածները վերածում է հեռավորության:

20:15.000 --> 20:24.000
Հեռավորությունը տարածության մի քանի ոլորտների հատումն է, և այս հատումը կոորդինատներն են, որոնք ի վերջո դառնում են փոքրիկ կապույտ կետ էկրանի վրա։

20:24.000 --> 20:29.000
Ամեն անգամ, երբ նայում եք այս կետին, տեսնում եք ավելին, քան պարզապես ձեր գտնվելու վայրը:

20:29.000 --> 20:41.000
Դուք տեսնում եք այն արդյունքը, թե ինչպես մարդկությունը սովորեց օգտագործել տիեզերքից եկող ազդանշանները և չափել գրեթե աներևակայելի փոքր ժամանակաշրջանները՝ պատասխանելու մարդու երբևէ տրված ամենահին հարցերից մեկին:

20:41.000 --> 20:44.000
Որտե՞ղ եմ ես հիմա: