GPS:n takana oleva tieteellisyys on helppo tavallisen tallaajankin ymmärtää!

Maailmanlaajuinen paikallistamisjärjestelmä – harva tunnistaa heti mistä on kyse, vaikka nykypäivänä lähes jokainen meistä käyttää moista päivittäin. Kyseessä on GPS eli Global Positioning System, kansankielellä sateliittipaikannusjärjestelmä. 1970-luvun puolivälissä kehitetty systeemi luotiin alun perin sotilaskäyttöön mutta lähes heti kehitettiin myös siviilikäyttöön tarjoamaan tarkkaa ja reaaliaikaista paikannusmenetelmää. Vuoteen 2016 mennessä toimintakykyisiä sateliitteja oli peräti 31 kappaletta.

Näin digiaikakautena GPS:ää käytetään lähes kaikilla aloilla. Vain mielikuvitus on rajana siihen, mihin järjestelmää voi käyttää. Tavallinen kuluttaja saattaa pikaisesti ajatella, että GPS löytyy lähinnä puhelimesta ja sen avulla pystyy paikantamaan puhelimen sekä sen käyttäjän. Todellisuudessa järjestelmää käytetään muun muassa metsien kartoitukseen, viljelijöiden apuvälineenä sadon korjuuseen sekä esimerkiksi lentokoneiden navigointijärjestelmänä. GPS voidaan jakaa karkeasti viiteen osioon: paikannus, navigointi, jäljittäminen, kartoitus ja ajoitus. Toisin sanoen perusnavigoinnin ja -paikannuksen lisäksi GPS:n ansiosta maailman ajoitusjärjestelmään on saatu tarkkuutta sekä karttoja on luotu ja hiottu tarkemmiksi ja reaaliaikaisemmiksi. GPS toimii useasti sellaisissa paikoissa, missä emme uskoisikaan.

“Tieteellinen” osuus

Miten tämä systeemi sitten toimii? Koko järjestelmä on luonnollisesti erinomaisen monimutkainen ja sisältää useita eri osia, mutta kokeillaan selittää niin, että tavallinen tallaajakin ymmärtäisi perusperiaatteen. Todellisuudessa pääpiirteet ovat yllättävän yksinkertaisia sisäistää. Järjestelmä koostuu reilusta 30 sateliitista, jotka kiertävät maata noin 20 000km korkeudella. Olit missä tahansa päin maailmaa vähintään neljä GPS sateliittia ovat aina ‘ulottavuudellasi’. Jokainen sateliitti lähettää tasaisin väliajoin tietoa sijainnistaan sekä kellonajasta kohti maata. Samanaikaisesti maan päälliset GPS vastaanottimet – eli juurikin ne puhelimet, radiot, tietokoneet ja muut digitaaliset laitteet – vastaanottavat ja tulkitsevat tätä tietoa. Yleensä välikätenä toimii maanpäälliset signaalitornit, jotka ovat tuttuja muun muassa puhelinverkoston levittämisestä. Sateliittien lähettämät signaalit kulkevat valonnopeudella. Kun GPS vastaanotin on saanut tietoa vähintään kolmelta eri sateliitilta tämä pystyy päättelemään muun muassa kellonajan sekä kuinka kaukana ja missä suunnassa sateliitti sijaitsee perustuen siihen, kuinka kauan kesti vastaanottaa signaali. Tällä tiedolla GPS vastaanotin pystyy paikantamaan tarkan sijaintisi käyttäen trilateraatiota… Älä pelästy! Vaikka sana kuulostaa monimutkaiselta käytännössä tämä tarkoittaa vain sitä, että laskelmien avulla pystyy päättelemään missä ihminen on perustuen siihen, missä kolmen sateliitin katvealue kohtaa. Mitä enemmän sateliitteja on käytettävissä, stai ‘ulottavuudellasi’, sitä tarkemmin GPS pystyy paikantamaan sijainnin. On kuitenkin muistettava, että tämä ei ole mikään kertaheiton toimintatapa vaan sateliitit lähettää jatkuvasti päivitettyä tietoa pitääkseen vastaanottimen ajantasalla. Jos todella haluaa tietää GPS:n takana olevan tieteellisen osuuden voi lukea lisää laskelmista ja atomeista, mitkä ovat meille muille vielä toistaiseksi täyttä hepreaa…

Käyttö

GPS:ää tosiaan käytetään vaikka mihin. Lähes jokaisella alalla hyödynnetään jossain määrin GPS:ää, oli se sitten logistiikassa tai ihan vain pitämään toimiston kellot ajantasalla! Koska järjestelmä oli alkujaan sotilaskäyttöön teetetty apuväline sitä luonnollisesti edelleen hyödynnetään suuresti sotilaalliseen käyttöön, kuten erilaisten ryhmien ja tavaroiden paikantamiseen sekä hädänalaisten ihmisten jäljittämiseen. Myös hätäpalvelut käyttävät GPS:ää jälkimmäiseen. Yleisesti tunnetut autojen navigointilaitteet kuten TomTom:it toimivat GPS:n avulla. Tosin nykyään monilta löytyy samanmoiset systeemit suoraan älylaitteestaan, joten erilliset navigointilaitteet ovat jääneet vähemmälle käytölle. Yllättävämmät GPS:n hyödyntäjät ovat muun muassa lääkärit ja urheilijat, jotka hyödyntävät järjestelmää tehdääkseen työstään ja arjestaan sujuvampaa, tuottavampaa, turvallisempaa ja helpompaa. Esimerkiksi tietyt sairaalalaitteet tuottavat jopa 90% vähemmän säteilyä, kun hyödyntää GPS:ää kirurgisissa toimenpiteissä. Onko mitään, mihin tämä järjestelmä ei pysty? Tuskin! Ja teknologian edetessä voimme vain odottaa entistä enemmän tämän tyyppisiä järjestelmiä, jotka edesauttavat maanpäällistä arkeamme.