Kas ir GPS?
GPS jeb globālā pozicionēšanas sistēma ir satelītu navigācijas sistēma, kas lietotājiem sniedz informāciju par atrašanās vietu un laiku visos klimatiskajos apstākļos. GPS tiek izmantots arī navigācijai lidmašīnās, kuģos, automašīnās un kravas automašīnās. Sistēma piešķir kritiskās spējas militārajiem un civilajiem lietotājiem visā pasaulē. GPS nodrošina nepārtrauktu reāllaika, trīsdimensiju pozicionēšanu, navigāciju un laiku visā pasaulē.
Kā darbojas GPS sistēma?
GPS sastāv no trim segmentiem:
1) Kosmosa segments: GPS satelīti
2) kontroles sistēma, ko vada ASV armija,
3) Lietotāju segments, kurā ietilpst gan militārie, gan civilie lietotāji un viņu GPS aprīkojums.
Kosmosa segments:
Kosmosa segments ir satelītu skaits zvaigznājā. Tas sastāv no 29 satelītiem, kas ik pēc 12 stundām riņķo pa zemi 12 000 jūdžu augstumā. Kosmosa segmenta funkcija tiek izmantota maršruta / navigācijas signālu izmantošanai un vadības segmenta nosūtīto maršruta / navigācijas ziņojumu glabāšanai un atkārtotai pārsūtīšanai. Šīs pārraides tiek kontrolētas ar ļoti stabiliem satelītu atomu pulksteņiem. GPS kosmosa segmentu veido satelītu zvaigznājs ar pietiekami daudz satelītu, lai nodrošinātu, ka lietotājiem jebkurā laikā būs redzami vismaz 4 vienlaicīgi pavadoņi no jebkura Zemes virsmas punkta.
Vadības segments:
Vadības segments:Vadības segments sastāv no galvenās vadības stacijas un piecām monitoru stacijām, kas aprīkotas ar atomu pulksteņiem, kas ir izplatīti visā pasaulē. Piecas monitoru stacijas uzrauga GPS satelīta signālus un pēc tam nosūta šo kvalificēto informāciju galvenajai vadības stacijai, kur novirzes tiek pārskatītas un caur zemes antenām nosūtītas atpakaļ uz GPS satelītiem. Vadības segmentu sauc arī par monitora staciju.
vadības segments
Lietotāju segments:
Lietotāju segmentā ietilpst GPS uztvērējs, kas uztver signālus no GPS satelītiem un nosaka, cik tālu tas atrodas no katra satelīta. Galvenokārt šo segmentu izmanto ASV militārajām vajadzībām, raķešu vadības sistēmām, civilām GPS lietojumprogrammām gandrīz visās jomās. Lielākā daļa civiliedzīvotāju to izmanto, sākot no apsekojuma līdz transportēšanai uz dabas resursiem un no turienes uz lauksaimniecības vajadzībām un arī kartēšanu.
Lietotāju segments
Kā GPS nosaka pozīciju:
Globālās pozicionēšanas sistēmas darbība / darbība balstās uz “trilaterācijas” matemātisko principu. Atrašanās vietu nosaka no attāluma mērījumiem līdz satelītiem. Pēc attēla četri satelīti tiek izmantoti, lai noteiktu uztvērēja atrašanās vietu uz zemes. Mērķa atrašanās vietu apstiprina 4thsatelīts. Trīs satelīti tiek izmantoti atrašanās vietas noteikšanai. Ceturtais satelīts tiek izmantots, lai apstiprinātu katra no šiem kosmosa transportlīdzekļiem mērķa atrašanās vietu. Globālo pozicionēšanas sistēmu veido satelīts, vadības stacija un monitora stacija un uztvērējs. GPS uztvērējs ņem informāciju no satelīta un izmanto triangulācijas metodi, lai noteiktu lietotāja precīzu atrašanās vietu.
GPS dažos gadījumos izmanto vairākos veidos, piemēram:
- Piemēram, lai noteiktu atrašanās vietas, jums jāraida helikoptera pilots ar jūsu atrašanās vietas koordinātām, lai pilots varētu jūs uzņemt.
- Piemēram, lai pārvietotos no vienas vietas uz citu, jums jābrauc no skatu vietas uz uguns perimetru.
- Piemēram, lai izveidotu digitalizētas kartes, jums tiek uzdots uzzīmēt uguns perimetru un karstos punktus.
- Lai noteiktu attālumu starp diviem dažādiem punktiem.
3 GPS priekšrocības:
- GPS satelītu navigācijas sistēma ir svarīgs instruments militāriem, civiliem un komerciāliem lietotājiem
- Transportlīdzekļu izsekošanas sistēmas Uz GPS balstītas navigācijas sistēmas var nodrošināt virzienus pa pagriezieniem
- Ļoti liels ātrums
2 GPS trūkumi:
- GPS satelīta signāli ir pārāk vāji, salīdzinot ar tālruņa signāliem, tāpēc tas nedarbojas tik labi telpās, zem ūdens, zem kokiem utt.
- Lai iegūtu visaugstāko precizitāti, nepieciešama uztvērēja redzamība no uztvērēja līdz satelītam, tāpēc GPS pilsētas apstākļos nedarbojas ļoti labi.
GPS uztvērēja izmantošana:
Ir vairāki dažādi GPS uztvērēju modeļi un veidi. Strādājot ar GPS uztvērēju, ir svarīgi:
- Kompass un karte.
- Lejupielādēts GPS kabelis.
- Daži papildu akumulatori.
- Zināšanas par GPS uztvērēja atmiņas ietilpību, lai novērstu datu zudumu, datu neprecizitātes samazināšanos vai citas problēmas.
- Ārēja antena, kad vien iespējams, it īpaši zem koka nojumes, kanjonos vai braucot.
- GPS uztvērēja iestatīšana atbilstoši incidenta vai aģentūras standarta regulēšanas koordinātu sistēmai.
- Piezīmes, kas raksturo to, ko jūs saglabājat uztvērējā.
GPS kļūda
Ir daudz iespējamo kļūdu avotu, kas pasliktinās GPS uztvērēja aprēķināto pozīciju precizitāti. GPS satelīta signālu pavadīto ceļojuma laiku var mainīt ar atmosfēras iedarbību, kad GPS signāls iziet cauri jonosfērai un troposfērai, kurā tas tiek lauzts, kā rezultātā signāla ātrums atšķiras no GPS signāla ātruma kosmosā. Vēl viens kļūdu avots ir troksnis vai signāla sagrozīšana, kas izraisa elektriskus traucējumus vai kļūdas, kas raksturīgas pašam GPS uztvērējam. Informācija par satelītu orbītām radīs kļūdas arī pozīciju noteikšanā, jo satelīti nav īsti tur, kur GPS uztvērējs “domāja”, pamatojoties uz informāciju, ko tas saņēma, nosakot atrašanās vietas. Nelielas atomu pulksteņu variācijas uz satelītiem var pārvērst lielās atrašanās vietas kļūdās, ja pulksteņa kļūda 1 nanosekunde nozīmē 1 pēdas vai 0,3 metru lietotāja kļūdu uz zemes. Daudzceļu efekts rodas, kad no satelītiem pārraidītie signāli pirms nokļūšanas uztvērēja antenā atlec no atstarojošās virsmas. Šī procesa laikā uztvērējs saņem signālu taisnā līnijā, kā arī aizkavēto ceļu (vairākus ceļus). Efekts ir līdzīgs spoku vai dubultam attēlam televizorā.
Ģeometriskā precizitātes atšķaidīšana (GDOP)
Satelītu ģeometrija var ietekmēt arī GPS pozicionēšanas precizitāti. Šis efekts tiek saukts par precizitātes ģeometrisko atšķaidīšanu (GDOP). Kas attiecas uz to, kur satelīti atrodas viens otram, un tas ir satelīta konfigurācijas kvalitātes rādītājs. Tas var modificēt citas GPS kļūdas. Lielākā daļa GPS uztvērēju izvēlas satelīta zvaigznāju, kas sniegs vismazāko nenoteiktību, vislabāko satelīta ģeometriju.
GPS uztvērēji parasti ziņo par satelīta ģeometrijas kvalitāti pozīcijas atšķaidīšanas precizitātes jeb PDOP izteiksmē. PDOP ir divu veidu, horizontāli (HDOP) un vertikāli (VDOP) mērījumi (platums, garums un augstums). Mēs varam pārbaudīt, vai satelīta pozicionēšanas kvalitāte uztvērējam pašlaik ir pieejama pēc PDOP vērtības. Zems DOP norāda uz lielāku precizitātes varbūtību, un augsts DOP norāda uz mazāku precizitātes varbūtību. Vēl viens PDOP termins ir TDOP (Precīzijas laika atšķaidīšana). TDOP attiecas uz satelīta pulksteņa nobīdi. GPS uztvērējā var iestatīt parametru, kas pazīstams kā PDOP maska. Tas liks uztvērējam ignorēt satelītu konfigurācijas, kuru PDOP ir lielāks par norādīto robežu.
Selektīvā pieejamība (SA) :
Selektīvā pieejamība rodas, kad DOD ar nolūku pasliktina GPS signālu precizitāti, ieviešot mākslīgas pulksteņa un efemerisa kļūdas. SA ieviešanas laikā tā bija lielākā GPS kļūdas sastāvdaļa, izraisot kļūdu līdz 100 metriem. SA ir standarta pozicionēšanas pakalpojuma (SPS) sastāvdaļa.
Fotoattēlu kredīts:
