a geocaching - Hackerspace Pardubice

GPS navigace
a geocaching jako její praktická
aplikace ve volnočasové aktivitě
Zdeněk Drvota (dr.vota)
KID, DFJP Univerzita Pardubice
Globální družicový polohový systém
Global Navigation Satellite
Systém – GNSS





družicový radiový dálkoměrný
systém
bod se známou polohou –
vysílač
rádiové vlny s časovými
značkami
přijímač - vyhodnocení
(NAVSTAR) GPS


První plně funkční
Alternativní systémy




2
GLONASS (2010-2011)
Compass (2011)
Galileo (2008, 2012, 2014???)
GPS
Global Positioning Systém
vojenský polohový družicový
systém (Ministerstvo obrany
USA, 12 miliard dolarů + 600900 milionů ročně)
Vývoj zahájen 1973 NAVSTAR GPS
Určení polohy a času
Část služeb i pro civilní účely





3
Jak funguje GPS - kosmický segment
Projektován na 24 družic
Nyní až 32
Výška 20 350 km (n.p.)
6 kruhových drah, sklon
55°, 60° vzájemný posun
doba oběhu kolem Země
11h 58min (polovina
siderického dne)
Vždy nejméně 6 satelitů
„viditelných“, nejčastěji 8






4
Jak funguje GPS – družice NAVSTAR
asi 1,8 tuny
3 až 4 velmi přesné
(10-13s) atomové hodiny s
Rb, dříve také s Cs
oscilátorem
12 antén RHCP pro
vysílání radiových kódů v
pásmu L (1000-2000 MHz,
L1-L5)
Další antény, detektory,
solární panely a baterie




5
Jak funguje GPS – řídící segment
velitelství - Navstar Headquarters
letecká základna Los Angeles v
Californii v USA.
řídicí středisko (MSC, Master
Control Station), na letecké základně
Schriever USAF v Colorado Springs,
2nd Space Operations Sq. Záložní
řídící středisko (BMCS, Backup Master
Control Station) umístěné v
Gaithersburg (Meryland, USA) přebírá
cvičně 4× do roka řízení systému, v
nouzi je připravena do 24hodin.
3 povelové stanice (Ground
Antenna), které jsou umístěny na
základnách USAF: Kwajalein, Diego
Garcia, Ascension Island případně i
Cape Canaveral.
18 monitorovacích stanic (Monitor
Stations), které jsou umístěny na
základnách USAF




6
Jak funguje GPS – uživatelský segment
Příjem signálu z družic nad
obzorem
Z přijatých dat (časové
značky, znalost polohy
družic) – vypočítá





polohu antény,
nadmořskou výšku
získá přesné datum a čas.

4 družice - 4 rovnice koule o
4 neznámých, převod
souřadných soustav

Komunikace pouze od
družic k uživateli, GPS
přijímač je pasivní.
7
GPS přijímače
podle přijímaných pásem:




Jednofrekvenční *
dvoufrekvenční
vícefrekvenční (připravují se pro
pásmo L5)
podle kanálů:



jednokanálové (v raných fázích
projektu GPS)
Vícekanálové *
podle principu výpočtů:





Kódová *
fázová a kódová
Dopplerovská
Úhloměrná
Civilní (SPS): L1, C/A, <10-6 s
Autorizované (PPS): L1+L2,
C/A+P(Y) , <10-7 s


8
GPS a přesnost
Vztažná soustava WGS84


elipsoid s poloosami ~ 6378 a 6356 km
Efemeridy - změny drah družic
Relativistické efekty





pohybová rychlost družice (Speciální teorie
relativity): hodiny se zpomalují o −5×10−9% vůči
pozemským
rozdílné gravitační potenciály (Obecná teorie
relativity) - intenzita gravitačního pole klesá s
druhou mocninou vzdálenosti (pro orbit družic
16×): hodiny se zrychlují +50×10−9%
Celkem +45,5×10 −9 % oproti pozemským
hodinám ±0 %
Ionosférická a troposférická refrakce
Vícecestné šíření signálu a přijímač
Geometrické rozmístění družic na hemisféře
Sagnacovo zakřivení – přepočet časových údajů
na rotační systém WGS 84 (desítky metrů!)
Selektivní dostupnost (Selective Availability)





9

+ umělá chyba 45 m

25. března 1990- 1. května
2000
Geocaching - historie





2.5.2000 Dave Ulmer publikoval
první zmínku „Stash Game“
3. 5.2000 Dave umístil první keš
hry GPS Stash Hunt –
Stash #1 na souřadnicích:
N 45°17.460 W122° 24.800
4. 5.2000 nalezl tuto první keš Bob
Perschau
1. 6.2000 - "oficiální" název nové
hry je geocaching
První a dosud aktivní keš v ČR je
GCE50 Tex-Czech od Kennetha,
McKeny a Ethana z 1.6.2001
umístěná v přírodní rezervaci u
Štramberku.
10
Co je geocaching?

„Geocaching je hra. Skoro počítačová. Její smysl je honění
se za jakýmsi pokladem, zvaným cache či keška. Panáček v
terénu, přezdívaný kačer, má v ruce přístroj GPS (Gde
Proboha Sem), který mu říká, kam má jít. Když dojde,
začne hledat. Když nenajde, pojde.“ (Necyklopedie)
11
Co je geocaching







hra na pomezí sportu a turistiky
použití navigačního systému GPS při hledání skryté schránky
nazývané cache - „keš“, „keška“, známy jen její zeměpisné
souřadnice
Geocacher (geokačer nebo prostě kačer)
Po objevení cache, zapsání se do logbooku a případné výměně
obsahu ji nálezce opět uschová a zamaskuje.
umisťování keší na místech, která jsou něčím zajímavá
V popisu cache (listing) jsou uvedeny informace o místě
„Geocaching is the real-world treasure hunt that's happening right
now, all around you.There are 2,597,291 active geocaches and over
6 million geocachers worldwide. “ (14.4.2015)
12
Cache - keš


vodovzdorná, většinou
plastová schránka
obsah




deník (tzv. logbook), pro
zápis nálezců
drobné předměty na
výměnu
trasovatelné předměty (TB
- travelbugy nebo GC geocoiny)
zakladatel cache (owner)
po jejím umístění zveřejní
její souřadnice
13
Listing
14
Typy keší - podle velikosti schránky

Micro – velmi malá
schránka, „filmovka“




Nano – velmi velmi malá
Small – do 0,5-1litru
Regular – nad 1 litr
Large – asi nad 5 litrů
15
Typy keší – podle charakteru




Tradiční cache (český výraz
tradicionálka) - přímo na místě
definovaném zveřejněnými
souřadnicemi.
Multi cache (český výraz multina) - k
nalezení cílové (tzv. finální) skrýše je
potřeba nalézt nejprve pomocné skrýše
(stage) nebo získat indicie a z nich
nalézt skrýš finální.
Mystery/puzzle/unknown cache
(český výraz mysterka) - zveřejněné
souřadnice ukazují zpravidla do blízkého
okolí cache, ale skutečné souřadnice
musí geocacher dopředu získat
například prostudováním nějakých
informací, vyluštěním hádanky, šifry
apod. Někdy se též tato cache nazývá
unknown.
Letterbox - Kombinace geocachingu a
starší hry letterboxing. Oproti tradiční
cache obsahuje navíc razítko, které si
nálezce otiskne do svého deníčku.
16






Earthcache - obdoba virtuálních keší. v
místech s geologickou či jinou
zajímavostí týkající se planety Země
Event cache - setkání geocacherů.
Společenská událost spojená např. s
určitým programem (+MEGA, GIGA).
Cache In-Trash Out Event (CITO) setkání (speciální event), na kterém se
geocacheři snaží vyčistit vybrané území
od nepořádku a odpadků.
„na dožití“:
Webcam cache - speciální cache, přivede
geocachera před objektiv konkrétní popsané
webkamery.
Virtuální cache (český výraz virtuálka) na zadaných souřadnicích není ukryta
žádná skutečná schovaná schránka.
Geocacher musí na hledaném místě něco
zjistit (např. jména na pomníku apod.) a
odeslat tyto informace ownerovi cache pro
uznání logu.
Obtížnost a terén keše (Difficulty and
terrain)





Terén 1 – silnice a chodníky, zpevněné cesty,
cesty v parku nebo značené turistické či lesní
cesty, polní cesty apod.; tedy všechny cesty, po
kterých se mohou pohybovat úplně všichni
včetně maminek s kočárky, invalidní vozíky nebo
geocacheři na kolečkách
Terén 2 – nezpevněné cesty v libovolném
terénu, vyšlapané cestičky, jednoduchý lesní nebo
polní terén mimo cesty, louky; tedy terén, který
nečiní problém pohybu zdravému jedinci či dětem
Terén 3 – terén bez cest s obtížnějším pohybem,
např. strmý kopec, hustá vegetace, smrčina, houští,
kopřivy, přeskakování potoků; takový terén, kam
se dostane většina z nás ale již s drobnými
obtížemi (škrábance, zadýchání, samovolný únik
moči…)
Terén 4 – terén přístupný sportovně zdatným
jedincům zahrnuje velmi strmé svahy střídající se
se skalkami, bažinaté a močálové terény,
horolezecké terény schůdné za pomoci rukou
bez horolezeckého vybavení, nutnost přebrodění
řeky (potok, který lze snadno přeskočit, patří do
terénu 3), dále se doporučuje pro všechny keše,
pro které se musí vylézt na strom/zeď nebo
učinit jiné sportovní výkony
Terén 5 – jen pro velmi otrlé povahy, velmi
náročný terén vyžadující použití speciálního
vybavení – horolezecké, potápěčské
17





Obtížnost 1 – snadno identifikovatelné skrýše
díky popisu či nápovědě (při pečlivé domácí
přípravě dohledatelné i bez GPS), vhodné pro
úplné začátečníky, např. úkryt v kořenech stromu,
pokud je tento strom jediný v širokém okolí,
druhý sloup od brány apod. Nepatří sem MultiCache.
Obtížnost 2 – jednoduché Multi-Cache,Tradiční
Cache se standardním ukrytím, např. stromy a
pařezy v lese mimo cesty
Obtížnost 3 – složitější Multi-Cache (dlouhé, s
velkým množstvím bodů nebo náročným
výpočtem), všechny keše vyžadující kvalitní
domácí přípravu – hlavně Mystery Cache, Tradiční
Cache s důmyslným úkrytem, který vyžaduje jisté
popřemýšlení
Obtížnost 4 – časově náročné cache, obtížné
Mystery Cache, složité šifry, velmi těžko
objevitelé úkryty v běžném terénu, super dlouhé
Multi-Cache
Obtížnost 5 – nejtěžší Mystery Cache s velkou
časovou náročností a náročností na intelekt
cachera. Ne každému se podaří objevit keše s
touto obtížností. Sem patří i mezinárodní twinprojekty.
Na kterou to bude?
18
Na lov!
19
Hledání cesty
20
Found it!
21
Zdroje








http://cs.wikipedia.org/wiki/Globální_družicové_polohové
_systémy
http://cs.wikipedia.org/wiki/Global_Positioning_System
http://www.kip.zcu.cz/kursy/svt/svt_www/3_soubory/3_1.
htm
http://cs.wikipedia.org/wiki/Geocaching
http://wiki.geocaching.cz/wiki/Hlavní_strana
http://necyklopedie.wikia.com/wiki/Geocaching
http://www.geocaching.com/
http://www.geocaching.cz/
22
Děkuji za pozornost
Zdeněk Drvota (dr.vota)
KID, DFJP Univerzita Pardubice
[email protected] www.drvota.net
23