Ako funguje systém GPS?

Vyskúšajte Náš Nástroj Na Odstránenie Problémov





Čo je to GPS?

GPS alebo globálny pozičný systém je satelitný navigačný systém, ktorý poskytuje používateľovi informácie o polohe a čase za všetkých klimatických podmienok. GPS sa používa na navigáciu aj v lietadlách, lodiach, osobných a nákladných automobiloch. Systém poskytuje kritické schopnosti vojenským a civilným používateľom na celom svete. GPS poskytuje nepretržité trojrozmerné určovanie polohy v reálnom čase, navigáciu a meranie času na celom svete.

Ako funguje systém GPS?

GPS sa skladá z troch segmentov:




1) Vesmírny segment: satelity GPS

2) Kontrolný systém prevádzkovaný americkou armádou,



3) Segment používateľov, ktorý zahŕňa vojenských aj civilných používateľov a ich vybavenie GPS.

Vesmírny segment:

Vesmírny segment predstavuje počet satelitov v súhvezdí. Skladá sa z 29 satelitov krúžiacich okolo Zeme každých 12 hodín vo výške 12 000 míľ. Funkcia vesmírneho segmentu sa využíva na smerovanie / navigačné signály a na ukladanie a opätovný prenos správy o trase / navigácii odoslanej riadiacim segmentom. Tieto prenosy sú riadené vysoko stabilnými atómovými hodinami na satelitoch. Vesmírny segment GPS je tvorený satelitnou konšteláciou s dostatkom satelitov, aby bolo zaistené, že používatelia budú mať z ľubovoľného bodu na povrchu Zeme kedykoľvek k dispozícii najmenej 4 simultánne satelity.


GPSKontrolný segment:

Riadiaci segment sa skladá z hlavnej riadiacej stanice a piatich monitorovacích staníc vybavených atómovými hodinami, ktoré sú rozmiestnené po celej planéte. Päť monitorovacích staníc sleduje satelitné signály GPS a potom odosiela tieto kvalifikované informácie hlavnej riadiacej stanici, kde sa abnormality revidujú a cez pozemné antény sa odosielajú späť do satelitov GPS. Riadiaci segment sa tiež označuje ako monitorovacia stanica.

riadiaci segment

riadiaci segment

Segment používateľov:

Používateľský segment sa skladá z prijímača GPS, ktorý prijíma signály zo satelitov GPS a určuje, ako ďaleko je od každého satelitu. Hlavne tento segment sa používa pre americkú armádu, systémy navádzania striel, civilné aplikácie pre GPS v takmer každej oblasti. Väčšina civilistov to využíva od prieskumu cez dopravu k prírodným zdrojom a odtiaľ až po poľnohospodárstvo a na mapovanie.

Segment používateľov

Segment používateľov

Ako GPS určuje polohu:

Fungovanie / prevádzka globálneho pozičného systému je založená na matematickom princípe „trilaterácia“. Poloha sa určuje od meraní vzdialenosti k satelitom. Na obrázku sú štyri satelity použité na určenie polohy prijímača na zemi. Cieľové umiestnenie potvrdzuje 4thsatelit. A na sledovanie polohy miesta sa používajú tri satelity. Štvrtý satelit sa používa na potvrdenie cieľovej polohy každého z týchto vesmírnych vozidiel. Globálny pozičný systém sa skladá zo satelitu, riadiacej stanice a monitorovacej stanice a prijímača. Prijímač GPS prijíma informácie zo satelitu a pomocou metódy triangulácie určuje presnú polohu používateľa.

Obvod GPS

GPS sa pri niektorých udalostiach používa niekoľkými spôsobmi, napríklad:

  1. Napríklad na určenie pozičných polôh musíte pilotovi helikoptéry zatelefonovať súradnice vašej polohy, aby vás pilot mohol vyzdvihnúť.
  2. Ak chcete napríklad navigovať z jedného miesta na druhé, musíte cestovať z vyhliadky do obvodu požiaru.
  3. Napríklad na vytvorenie digitalizovaných máp ste pridelení na vykreslenie obvodu požiaru a horúcich miest.
  4. Na určenie vzdialenosti medzi dvoma rôznymi bodmi.

3 výhody GPS:

  • Satelitný navigačný systém GPS je dôležitým nástrojom pre vojenských, civilných a komerčných používateľov
  • Systémy na sledovanie vozidiel Navigačné systémy založené na GPS nám môžu poskytnúť smer po zákrute
  • Veľmi vysoká rýchlosť

2 Nevýhody GPS:

  • Satelitné signály GPS sú v porovnaní so signálmi telefónu príliš slabé, takže nefunguje tak dobre v interiéroch, pod vodou, pod stromami atď.
  • Najvyššia presnosť vyžaduje priamu viditeľnosť z prijímača na satelit, preto GPS v mestskom prostredí nefunguje veľmi dobre.

Používanie prijímača GPS:

Existuje niekoľko rôznych modelov a typov prijímačov GPS. Pri práci s prijímačom GPS je dôležité mať:

  • Kompas a mapa.
  • Stiahnutý kábel GPS.
  • Niektoré batérie navyše.
  • Znalosti o kapacite pamäte prijímača GPS, aby sa zabránilo strate údajov, zníženiu nepresnosti údajov alebo iným problémom.
  • Externá anténa, kedykoľvek je to možné, najmä pod prístreškom stromu, v kaňonoch alebo počas jazdy.
  • Nastaviť prijímač GPS podľa incidentu alebo štandardného regulačného súradnicového systému agentúry.
  • Poznámky, ktoré popisujú, čo ukladáte do prijímača.

Chyba GPS

Existuje veľa zdrojov možných chýb, ktoré znížia presnosť pozícií vypočítaných prijímačom GPS. Čas prechodu signálov satelitu GPS sa dá zmeniť atmosférickými vplyvmi, keď signál GPS prechádza ionosférou a troposférou, kde sa láme, čo spôsobí, že sa rýchlosť signálu bude líšiť od rýchlosti signálu GPS vo vesmíre. Ďalším zdrojom chýb je šum alebo skreslenie signálu, ktoré spôsobuje elektrické rušenie, alebo chyby inherentné v samotnom prijímači GPS. Informácie o satelitných dráhach tiež spôsobia chyby pri určovaní pozícií, pretože satelity nie sú v skutočnosti tam, kde si „myslel“ prijímač GPS na základe informácií, ktoré dostal pri určovaní pozícií. Malé odchýlky v atómových hodinách na palube satelitov sa môžu prejaviť chybami veľkej polohy, chyba hodín 1 nanosekunda sa prejaví chybou používateľa 1 stopa alebo 0,3 metra na zemi. Viaccestný efekt nastáva, keď sa signály vysielané zo satelitov odrazia od reflexného povrchu skôr, ako sa dostanú k anténe prijímača. Počas tohto procesu prijímač dostane signál ako po priamke, tak aj po oneskorenej ceste (viacnásobné cesty). Efekt je podobný duchovnému alebo dvojitému obrazu na televízore.

Geometrické riedenie presnosti (GDOP)

Geometria satelitu môže tiež ovplyvniť presnosť určovania polohy GPS. Tento efekt sa označuje ako geometrické zriedenie presnosti (GDOP). Čo znamená, že sa nachádzajú okolo seba, a je mierou kvality konfigurácie satelitu. Môže byť schopný upraviť ďalšie chyby GPS. Väčšina prijímačov GPS volí satelitnú konšteláciu, ktorá poskytne najmenšiu neistotu a najlepšiu geometriu satelitu.

Prijímače GPS zvyčajne hlásia kvalitu satelitnej geometrie z hľadiska Position Dilution of Precision alebo PDOP. PDOP je dvoch typov, horizontálne (HDOP) a vertikálne (VDOP) merania (zemepisná šírka, dĺžka a nadmorská výška). Kvalitu satelitného určenia polohy prijímača môžeme skontrolovať pomocou hodnoty PDOP. Nízky DOP označuje vyššiu pravdepodobnosť presnosti a vysoký DOP označuje nižšiu pravdepodobnosť presnosti. Ďalším pojmom PDOP je TDOP (Time Dilution of Precision). TDOP označuje posunutie satelitných hodín. Na prijímači GPS je možné nastaviť parameter známy ako maska ​​PDOP. To spôsobí, že prijímač bude ignorovať satelitné konfigurácie, ktoré majú PDOP vyšší ako zadaný limit.

Selektívna dostupnosť (SA) :

K selektívnej dostupnosti dochádza, keď DOD úmyselne zníži presnosť signálov GPS, a zavedie umelé chyby hodín a efemeríd. Počas implementácie SA išlo o najväčšiu zložku chyby GPS, ktorá spôsobovala chybu až 100 metrov. SA je súčasťou štandardnej pozičnej služby (SPS).

Fotografický kredit: