חסל סדר מפות ברכב, מחשב כף-יד קטן מספק את כל הידע על גבי תמונה צבעונית עשירה בפרטים. גם חסרי חוש הכיוון שבינינו ירגישו בטוחים איתו.
לאוהבי הטיולים, למטיילים לחו"ל, ואפילו לשונאי הפקקים. המכשיר הבא הפך בשנה האחרונה לפריט חובה ברכב. בין אם אתם מסתבכים ברחובות החד סטריים של תל אביב, אבודים בשדרות האינסופיות של לוס אנג'לס, או מחפשים מקום לאכול בטיול משפחתי בצפון, מכשיר ה-GPS יכוון אתכם במסלול הקצר והמהיר בדרך אל היעד.
GPS – Global Positioning System
מדובר בפרויקט של ממשלת ארה"ב, שנועד במקורו לתת פתרון ניווט, ברזולוציה של מטרים בודדים, ליחידות הצבא השונות, בכל משימה אליה יישלחו על כדור הארץ. הפרויקט החל בתחילת שנות ה-70, ומאז הועלו לחלל, בעלות של מיליארדי דולרים, עשרים וארבעה לוויינים לריחוף מעל כדור הארץ. לוויינים אלו מספקים לכל מקלט על כדור הארץ נתונים לצורך חישוב מיקומו.
איך זה בעצם עובד ?
מערכת GPS מודדת למעשה מרחק בלבד. כל לוויין משדר אל פני כדור הארץ גלים בעלי תדר ייחודי, ועליהם מידע על שעה מדויקת בה יצא הגל מהלוויין ומיקום הלוויין. המקלט מקבל את הגל, מפרש את השעה, ומשווה אותה לשעה הפנימית שלו. מהפרש השעות (ברזולוציה של ננו-שניות) ניתן לחשב את המרחק אל הלוויין.
וזה בעצם כל הסיפור - המקלט בסך הכול יודע מהו המרחק שבו הוא ממוקם ביחס לכל אחד מהלוויינים. אם נתונים המרחקים אל 4 לוויינים בלבד, ניתן לדעת מהו המיקום של המקלט על כדור הארץ בצורה מדויקת מאוד.
חשוב לציין: רוב מקלטי ה-GPS הנמצאים בשימוש בימינו אינם משדרים כלל. עובדה זו עשויה לסתור במעט את תיאוריות "האח הגדול" בנושא של GPS – אף אחד לא עוקב אחרינו, בטח שלא יודע על מיקמנו. בנוסף, המכשירים אינם פולטים כל קרינה ולכן אינם מזיקים. זה בדיוק כמו להחזיק טרנזיסטור (מישהו עוד זוכר מה זה?) ולשמוע רדיו.
שימושים:
מקלטי ה-GPS הפשוטים ביותר יודעים לספק רק את המיקום הנוכחי. אבל למצוא שאתה נמצא במיקום "32.05N 34.85E" זה מאוד נחמד ויפה. אבל לא הרבה מעבר לזה.
מכשירים מתקדמים יותר, יודעים לאסוף את המידע הזה על פני הזמן ולהציג, בין השאר, מהו כיוון הנוכחי שלך, מהי המהירות שלך, ומהו המסלול שבו התקדמת.
כיום ניתן למצוא מחשבי כף יד משולבים עם מקלט GPS, אשר מריצים תוכנת ניווט מתקדמת. תוכנה כזו יודעת להציג סמן קטן במיקום בו אתה נמצא על גבי מפה צבעונית. מעבר ליכולות של המכשירים הישנים, התוכנה כאן היא שעושה את ההבדל. התוכנה יודעת להציג דרכים מהירות, כבישים עירוניים, סמטאות, דרכי עפר, ואפילו מספרי בתים. אם תרצה למשל להגיע מרח' בן יהודה בתל אביב, למרכז חורב בחיפה, תוכל לעשות זאת על ידי הקשה של כתובות היעד על גבי מחשב כף היד, והתוכנה תבנה לך את המסלול המהיר אל היעד. אפשרות ההכוונה מיועדת לקהל הממונע שאין לו את היכולת להסיר את העיניים מהכביש. בקול אנושי תסביר לך התוכנה לפנות ימינה בעוד 200 מטר, ו"שים לב. מיד לאחר מכן שוב ימינה" או "המשך ישר בכיכר".
אם בחרת באפשרות של הצגת שכבות מידע נוספות, תוכל למשל לדעת שיש כספומט ממש ברחוב שמימין לך, או מסעדה מומלצת בהמשך הכביש. התוכנה אף תדע לכוון אותך לחנייה הקרובה.
מי מהקוראים שהיה לאחרונה במטוס, התרשם בוודאי מהתצוגה של מיקום המטוס על גבי מפת העולם, בצירוף מידע על המהירות הנוכחית, שעה נוכחית ביעד, ושעת ההגעה (מדויק ברמת הדקה).
מכשירים אחרים, משלבים משדר זעיר עם מקלט ה-GPS לצורך שידור מיקום היחידה למרכז בקרה. כך פועלת משטרת ישראל, כך פועל מד"א, מוניות, חברות משלוחים, ובעצם רבות מהחברות המחזיקות ציי רכבים משתמשות במכשירים מעין אלו. תוכנת שליטה ובקרה במוקד המבצעים של המשטרה מסוגלת לאתר כל ניידת בארץ.
אפשרויות מזעור מתקדמות אפשרו למשטרת בריטניה לשתול מערכות משולבות כאלה במכשירי הקשר של השוטרים. בעת ששוטר צריך סיוע, הוא לוחץ על לחצן מצוקה, שמיד מאותת למוקד המבצעים על האירוע, ומצביע על מיקומו של השוטר, והכוחות שבאזור.
לא כל השימושים הם לצרכים הומאניים. במלחמת לבנון השנייה הציבור שמע על טילים המצויים בידי חיזבאללה, המסוגלים לפגוע בדייקנות במטרה בעזרת ניווט מבוסס GPS.
ומה בעתיד ?
אחד החסרונות של הניווט הלוויני נובע מעצם העובדה שלוויין הוא עצם סטטי המרחף בחלל-הוא מאוד פגיע. הסינים כבר הוכיחו פעמיים לאחרונה כי הם נמצאים בחזית "מלחמת הכוכבים" בגרסתה העדכנית. ב-26 בספטמבר 2006 דיווחה סוכנות בממשלת ארה"ב כי אחד מלווייניה שובש באמצעות קרן לייזר של נשק סיני. שלושה חודשים מאוחר יותר, ב-11 בינואר 2007 הודיעו הסינים על יירוט מוצלח של לוויין מטאורולוגי ישן בגובה של 850 ק"מ מעל פני הקרקע. טיל ששוגר מהקרקע לעברו גרם להשמדתו.
גם בלי לפגוע במערך הלוויינים, רבות הדעות על כך שפרויקט ה-GPS האמריקאי אינו מושלם. התמיכה שלו בצפון כדור הארץ לא מספקת, הדיוק שלו יכול להגיע עד ל-100 מטר במקרה הגרוע (אם כי מספר שיפורים הוכנסו בשנים האחרונות לצורך שיפור הדיוק), היכולות שלו מסתמכות בחלקן על לוויינים ישנים, והוא חשוף ליכולות שיבוש ויירוט על ידי מדינות עוינות או טרור. להוסיף על זאת ארה"ב רמזה בעבר, כי היא שומרת לעצמה את היכולת לחסום את השירות באופן חלקי או מלא במצבים שונים. בעקבות זאת, החליט האיחוד האירופי על פרויקט GPS משלו. המטרה היא ליצור מערכת מתוחכמת יותר, אותו יממנו מספר גדול של מדינות, ייתן דיוק רב יותר, יהיה חסין בפני שיבוש, ועוד אפשרויות נוספות שלא קיימות ב-GPS הנוכחי.
בעלות של מעל ארבעה מיליארד יורו, מתכננים באיחוד, לפרוס מערך של 30 לוויינים חדשים בשלושה מסלולים מעל כדור הארץ. ללוויינים אלה יהיו יכולות רבות יותר, ובין השאר יהיו בו גם יכולות מסחריות (חלק מהמידע יהיה בתשלום), וכן יהיו בו גם יכולות צבאיות סודיות. הדיוק המתוכנן הוא "הרבה יותר טוב ממטר אחד" לדברי ראשי התוכנית. הלוויין הראשון בסדרה שוגר בדצמבר 2005 מקזחסטן, ועל פי הדיווחים המערכת תהיה מבצעית כבר בשנת 2008. ואגב, גם ישראל שותפה בפרויקט האירופאי. הממשלה משקיעה כסף, שאמור לחזור לחברות כאן בארץ התורמות לפיתוח הטכנולוגיה. כך למשל, חברת רפא"ל כבר קיבלה הזמנות בהיקף של 3 מליון יורו לפיתוח מנועים חלליים ללוויינים.
עקב הצורך במערכות חדשניות, והפיתוחים החדשים, גם הרוסים דואגים בימים אלה לשדרג את מערכת לוויני הניווט שלהם – פרויקט גלונאס. שלושת הפרויקטים אמורים לספק יחד את פתרונות הניווט של הדור הקרוב.
אחד הפתרונות החדשניים-עתידניים בתחום הניווט, וללא ספק אחד המעניינים שבהם, נחשף בספטמבר 2006. מערכת הביטחון האמריקאית הודיעה על בחינת טכנולוגיה חדשה לניווט על פי החזרי קרינת X קוסמית של כוכבים רחוקים. על ידי חישוב קרינה ממספר פולסארים (כוכבים שניתן לזהותם על פי פליטת הקרינה מהם) ניתן למצוא מיקום מדויק במערכת השמש שלנו, ואולי אף מעבר אליה. מבחינה מעשית, מערכת זו פחות חשופה לפגיעה מצד אויב, והיא אינה מצריכה פריסה של לוויינים במיליוני דולרים.
לאוהבי הטיולים, למטיילים לחו"ל, ואפילו לשונאי הפקקים. המכשיר הבא הפך בשנה האחרונה לפריט חובה ברכב. בין אם אתם מסתבכים ברחובות החד סטריים של תל אביב, אבודים בשדרות האינסופיות של לוס אנג'לס, או מחפשים מקום לאכול בטיול משפחתי בצפון, מכשיר ה-GPS יכוון אתכם במסלול הקצר והמהיר בדרך אל היעד.
GPS – Global Positioning System
מדובר בפרויקט של ממשלת ארה"ב, שנועד במקורו לתת פתרון ניווט, ברזולוציה של מטרים בודדים, ליחידות הצבא השונות, בכל משימה אליה יישלחו על כדור הארץ. הפרויקט החל בתחילת שנות ה-70, ומאז הועלו לחלל, בעלות של מיליארדי דולרים, עשרים וארבעה לוויינים לריחוף מעל כדור הארץ. לוויינים אלו מספקים לכל מקלט על כדור הארץ נתונים לצורך חישוב מיקומו.
איך זה בעצם עובד ?
מערכת GPS מודדת למעשה מרחק בלבד. כל לוויין משדר אל פני כדור הארץ גלים בעלי תדר ייחודי, ועליהם מידע על שעה מדויקת בה יצא הגל מהלוויין ומיקום הלוויין. המקלט מקבל את הגל, מפרש את השעה, ומשווה אותה לשעה הפנימית שלו. מהפרש השעות (ברזולוציה של ננו-שניות) ניתן לחשב את המרחק אל הלוויין.
וזה בעצם כל הסיפור - המקלט בסך הכול יודע מהו המרחק שבו הוא ממוקם ביחס לכל אחד מהלוויינים. אם נתונים המרחקים אל 4 לוויינים בלבד, ניתן לדעת מהו המיקום של המקלט על כדור הארץ בצורה מדויקת מאוד.
חשוב לציין: רוב מקלטי ה-GPS הנמצאים בשימוש בימינו אינם משדרים כלל. עובדה זו עשויה לסתור במעט את תיאוריות "האח הגדול" בנושא של GPS – אף אחד לא עוקב אחרינו, בטח שלא יודע על מיקמנו. בנוסף, המכשירים אינם פולטים כל קרינה ולכן אינם מזיקים. זה בדיוק כמו להחזיק טרנזיסטור (מישהו עוד זוכר מה זה?) ולשמוע רדיו.
שימושים:
מקלטי ה-GPS הפשוטים ביותר יודעים לספק רק את המיקום הנוכחי. אבל למצוא שאתה נמצא במיקום "32.05N 34.85E" זה מאוד נחמד ויפה. אבל לא הרבה מעבר לזה.
מכשירים מתקדמים יותר, יודעים לאסוף את המידע הזה על פני הזמן ולהציג, בין השאר, מהו כיוון הנוכחי שלך, מהי המהירות שלך, ומהו המסלול שבו התקדמת.
כיום ניתן למצוא מחשבי כף יד משולבים עם מקלט GPS, אשר מריצים תוכנת ניווט מתקדמת. תוכנה כזו יודעת להציג סמן קטן במיקום בו אתה נמצא על גבי מפה צבעונית. מעבר ליכולות של המכשירים הישנים, התוכנה כאן היא שעושה את ההבדל. התוכנה יודעת להציג דרכים מהירות, כבישים עירוניים, סמטאות, דרכי עפר, ואפילו מספרי בתים. אם תרצה למשל להגיע מרח' בן יהודה בתל אביב, למרכז חורב בחיפה, תוכל לעשות זאת על ידי הקשה של כתובות היעד על גבי מחשב כף היד, והתוכנה תבנה לך את המסלול המהיר אל היעד. אפשרות ההכוונה מיועדת לקהל הממונע שאין לו את היכולת להסיר את העיניים מהכביש. בקול אנושי תסביר לך התוכנה לפנות ימינה בעוד 200 מטר, ו"שים לב. מיד לאחר מכן שוב ימינה" או "המשך ישר בכיכר".
אם בחרת באפשרות של הצגת שכבות מידע נוספות, תוכל למשל לדעת שיש כספומט ממש ברחוב שמימין לך, או מסעדה מומלצת בהמשך הכביש. התוכנה אף תדע לכוון אותך לחנייה הקרובה.
מי מהקוראים שהיה לאחרונה במטוס, התרשם בוודאי מהתצוגה של מיקום המטוס על גבי מפת העולם, בצירוף מידע על המהירות הנוכחית, שעה נוכחית ביעד, ושעת ההגעה (מדויק ברמת הדקה).
מכשירים אחרים, משלבים משדר זעיר עם מקלט ה-GPS לצורך שידור מיקום היחידה למרכז בקרה. כך פועלת משטרת ישראל, כך פועל מד"א, מוניות, חברות משלוחים, ובעצם רבות מהחברות המחזיקות ציי רכבים משתמשות במכשירים מעין אלו. תוכנת שליטה ובקרה במוקד המבצעים של המשטרה מסוגלת לאתר כל ניידת בארץ.
אפשרויות מזעור מתקדמות אפשרו למשטרת בריטניה לשתול מערכות משולבות כאלה במכשירי הקשר של השוטרים. בעת ששוטר צריך סיוע, הוא לוחץ על לחצן מצוקה, שמיד מאותת למוקד המבצעים על האירוע, ומצביע על מיקומו של השוטר, והכוחות שבאזור.
לא כל השימושים הם לצרכים הומאניים. במלחמת לבנון השנייה הציבור שמע על טילים המצויים בידי חיזבאללה, המסוגלים לפגוע בדייקנות במטרה בעזרת ניווט מבוסס GPS.
ומה בעתיד ?
אחד החסרונות של הניווט הלוויני נובע מעצם העובדה שלוויין הוא עצם סטטי המרחף בחלל-הוא מאוד פגיע. הסינים כבר הוכיחו פעמיים לאחרונה כי הם נמצאים בחזית "מלחמת הכוכבים" בגרסתה העדכנית. ב-26 בספטמבר 2006 דיווחה סוכנות בממשלת ארה"ב כי אחד מלווייניה שובש באמצעות קרן לייזר של נשק סיני. שלושה חודשים מאוחר יותר, ב-11 בינואר 2007 הודיעו הסינים על יירוט מוצלח של לוויין מטאורולוגי ישן בגובה של 850 ק"מ מעל פני הקרקע. טיל ששוגר מהקרקע לעברו גרם להשמדתו.
גם בלי לפגוע במערך הלוויינים, רבות הדעות על כך שפרויקט ה-GPS האמריקאי אינו מושלם. התמיכה שלו בצפון כדור הארץ לא מספקת, הדיוק שלו יכול להגיע עד ל-100 מטר במקרה הגרוע (אם כי מספר שיפורים הוכנסו בשנים האחרונות לצורך שיפור הדיוק), היכולות שלו מסתמכות בחלקן על לוויינים ישנים, והוא חשוף ליכולות שיבוש ויירוט על ידי מדינות עוינות או טרור. להוסיף על זאת ארה"ב רמזה בעבר, כי היא שומרת לעצמה את היכולת לחסום את השירות באופן חלקי או מלא במצבים שונים. בעקבות זאת, החליט האיחוד האירופי על פרויקט GPS משלו. המטרה היא ליצור מערכת מתוחכמת יותר, אותו יממנו מספר גדול של מדינות, ייתן דיוק רב יותר, יהיה חסין בפני שיבוש, ועוד אפשרויות נוספות שלא קיימות ב-GPS הנוכחי.
בעלות של מעל ארבעה מיליארד יורו, מתכננים באיחוד, לפרוס מערך של 30 לוויינים חדשים בשלושה מסלולים מעל כדור הארץ. ללוויינים אלה יהיו יכולות רבות יותר, ובין השאר יהיו בו גם יכולות מסחריות (חלק מהמידע יהיה בתשלום), וכן יהיו בו גם יכולות צבאיות סודיות. הדיוק המתוכנן הוא "הרבה יותר טוב ממטר אחד" לדברי ראשי התוכנית. הלוויין הראשון בסדרה שוגר בדצמבר 2005 מקזחסטן, ועל פי הדיווחים המערכת תהיה מבצעית כבר בשנת 2008. ואגב, גם ישראל שותפה בפרויקט האירופאי. הממשלה משקיעה כסף, שאמור לחזור לחברות כאן בארץ התורמות לפיתוח הטכנולוגיה. כך למשל, חברת רפא"ל כבר קיבלה הזמנות בהיקף של 3 מליון יורו לפיתוח מנועים חלליים ללוויינים.
עקב הצורך במערכות חדשניות, והפיתוחים החדשים, גם הרוסים דואגים בימים אלה לשדרג את מערכת לוויני הניווט שלהם – פרויקט גלונאס. שלושת הפרויקטים אמורים לספק יחד את פתרונות הניווט של הדור הקרוב.
אחד הפתרונות החדשניים-עתידניים בתחום הניווט, וללא ספק אחד המעניינים שבהם, נחשף בספטמבר 2006. מערכת הביטחון האמריקאית הודיעה על בחינת טכנולוגיה חדשה לניווט על פי החזרי קרינת X קוסמית של כוכבים רחוקים. על ידי חישוב קרינה ממספר פולסארים (כוכבים שניתן לזהותם על פי פליטת הקרינה מהם) ניתן למצוא מיקום מדויק במערכת השמש שלנו, ואולי אף מעבר אליה. מבחינה מעשית, מערכת זו פחות חשופה לפגיעה מצד אויב, והיא אינה מצריכה פריסה של לוויינים במיליוני דולרים.