Kas yra GPS?
GPS arba pasaulinė padėties nustatymo sistema yra palydovinė navigacijos sistema, teikianti vartotojui informaciją apie vietą ir laiką visomis klimato sąlygomis. GPS taip pat naudojamas navigacijai lėktuvuose, laivuose, automobiliuose ir sunkvežimiuose. Sistema suteikia kritinių gebėjimų kariniams ir civiliams vartotojams visame pasaulyje. GPS teikia nepertraukiamą realaus laiko, trimatį padėties nustatymą, navigaciją ir laiką visame pasaulyje.
Kaip veikia GPS sistema?
GPS susideda iš trijų segmentų:
1) Kosmoso segmentas: GPS palydovai
2) JAV kariuomenės valdoma valdymo sistema
3) Vartotojų segmentas, apimantis tiek karinius, tiek civilius vartotojus ir jų GPS įrangą.
Erdvės segmentas:
Kosminis segmentas yra palydovų skaičius žvaigždyne. Ją sudaro 29 palydovai, kas 12 valandų aplink Žemę besisukantys 12 000 mylių aukštyje. Kosminio segmento funkcija naudojama maršruto / navigacijos signalams ir valdymo segmento siunčiamam maršruto / navigacijos pranešimui saugoti ir perduoti. Šias transliacijas valdo labai stabilūs palydovų atominiai laikrodžiai. GPS kosmoso segmentą sudaro palydovų žvaigždynas, kuriame yra pakankamai palydovų, kad vartotojai bet kuriuo metu matytų bent 4 palydovus iš bet kurio Žemės paviršiaus taško.
Valdymo segmentas:
Valdymo segmentas:Valdymo segmentą sudaro pagrindinė valdymo stotis ir penkios stebėjimo stotys, aprūpintos atominiais laikrodžiais, išsidėsčiusiais visame pasaulyje. Penkios monitoriaus stotys stebi GPS palydovų signalus ir tada siunčia tą kvalifikuotą informaciją pagrindinei valdymo stočiai, kur anomalijos yra pataisomos ir per antenas perduodamos atgal į GPS palydovus. Valdymo segmentas taip pat vadinamas stebėjimo stotimi.
valdymo segmentas
Vartotojo segmentas:
Vartotojo segmentą sudaro GPS imtuvas, kuris priima GPS palydovų signalus ir nustato atstumą nuo kiekvieno palydovo. Daugiausia šis segmentas naudojamas JAV karinėms reikmėms, raketų valdymo sistemoms, civilinėms GPS programoms naudoti beveik visose srityse. Dauguma civilių gyventojų tai naudoja nuo tyrimo iki gabenimo į gamtos išteklius ir iš ten į žemės ūkio paskirtį bei žemėlapius.
Vartotojo segmentas
Kaip GPS nustato padėtį:
Globalios padėties nustatymo sistemos veikimas / veikimas grindžiamas „trilateracijos“ matematiniu principu. Padėtis nustatoma nuo atstumo iki palydovų matavimų. Iš paveikslo keturi palydovai naudojami imtuvo padėčiai žemėje nustatyti. Tikslinę vietą patvirtina 4tūkstpalydovas. Vietos nustatymui naudojama trys palydovai. Ketvirtasis palydovas naudojamas kiekvienos iš tų kosminių transporto priemonių tikslinei vietai patvirtinti. Pasaulinę padėties nustatymo sistemą sudaro palydovas, valdymo pultas ir monitoriaus stotis bei imtuvas. GPS imtuvas ima informaciją iš palydovo ir naudoja trianguliacijos metodą, kad nustatytų tikslią vartotojo padėtį.
GPS kai kuriems įvykiams naudojamas keliais būdais, pavyzdžiui:
- Pavyzdžiui, norėdami nustatyti padėties vietas, turite paskambinti sraigtasparnio pilotui savo padėties vietos koordinatėmis, kad pilotas galėtų jus pasiimti.
- Pavyzdžiui, norėdami pereiti iš vienos vietos į kitą, turite keliauti nuo apžvalgos aikštelės iki gaisro perimetro.
- Pavyzdžiui, norėdami sukurti suskaitmenintus žemėlapius, turite paskirti ugnies perimetrą ir karštuosius taškus.
- Norėdami nustatyti atstumą tarp dviejų skirtingų taškų.
3 GPS pranašumai:
- GPS palydovinė navigacijos sistema yra svarbi priemonė kariniams, civiliniams ir komerciniams vartotojams
- Transporto priemonių stebėjimo sistemos GPS pagrįstos navigacijos sistemos gali suteikti mums posūkio posūkio kryptis
- Labai didelis greitis
2 GPS trūkumai:
- GPS palydovo signalai yra per silpni, palyginti su telefono signalais, todėl jis neveikia taip gerai patalpose, po vandeniu, po medžiais ir kt.
- Norint pasiekti didžiausią tikslumą, reikia nustatyti regėjimą nuo imtuvo iki palydovo, todėl miesto mieste GPS veikia ne itin gerai.
GPS imtuvo naudojimas:
Yra keli skirtingi GPS imtuvų modeliai ir tipai. Dirbant su GPS imtuvu svarbu turėti:
- Kompasas ir žemėlapis.
- Atsisiųstas GPS kabelis.
- Keletas papildomų baterijų.
- Žinios apie GPS imtuvo atminties talpą, kad būtų išvengta duomenų praradimo, sumažėtų duomenų netikslumo ar kitų problemų.
- Išorinė antena, kai tik įmanoma, ypač po medžio laja, kanjonuose ar važiuojant.
- GPS imtuvo nustatymas pagal incidento ar agentūros standartinio reguliavimo koordinačių sistemą.
- Pastabos, apibūdinančios tai, ką išsaugote imtuve.
GPS klaida
Yra daugybė galimų klaidų, kurios pablogins GPS imtuvo apskaičiuotų padėčių tikslumą, šaltinių. Kelionės laiką, kurį užima GPS palydovo signalai, gali pakeisti atmosferos poveikis, kai GPS signalas praeina per jonosferą ir troposferą, kurioje jis lūžta, todėl signalo greitis skiriasi nuo GPS signalo greičio kosmose. Kitas klaidų šaltinis yra triukšmas arba signalo iškraipymas, sukeliantis elektrinius trukdžius, arba klaidos, būdingos pačiam GPS imtuvui. Informacija apie palydovų orbitas taip pat sukels klaidų nustatant padėtis, nes palydovai iš tikrųjų nėra ten, kur GPS imtuvas „pagalvojo“ pagal informaciją, kurią gavo nustatydamas vietas. Nedideli atomų laikrodžių, esančių palydovuose, svyravimai gali sukelti didelių padėties klaidų, o 1 nanosekundės laikrodžio paklaida reiškia 1 pėdos arba 0,3 metrų vartotojo klaidą ant žemės. Daugiakryptis efektas atsiranda, kai iš palydovų perduodami signalai prieš patekdami į imtuvo anteną atšoka nuo atspindinčio paviršiaus. Šio proceso metu imtuvas gauna signalą tiesia linija, taip pat uždelstu keliu (keliais keliais). Poveikis yra panašus į vaiduoklį ar dvigubą vaizdą televizoriuje.
Geometrinis tikslumo skiedimas (GDOP)
Palydovo geometrija taip pat gali turėti įtakos GPS padėties nustatymo tikslumui. Šis efektas vadinamas Geometriniu tikslumo skiedimu (GDOP). Tai reiškia, kur yra vienas kito palydovai, ir tai yra palydovo konfigūracijos kokybės matas. Tai gali sugebėti modifikuoti kitas GPS klaidas. Dauguma GPS imtuvų pasirenka palydovo žvaigždyną, kuris suteiks mažiausiai neapibrėžtumo, geriausios palydovo geometrijos.
GPS imtuvai paprastai praneša apie palydovo geometrijos kokybę pagal tikslumo padėties skiedimą arba PDOP. PDOP yra dviejų tipų, horizontalių (HDOP) ir vertikalių (VDOP) matavimų (platumos, ilgumos ir aukščio). Mes galime patikrinti palydovo padėties nustatymo kokybę. Šiuo metu imtuvo kokybę galima gauti pagal PDOP vertę. Mažas DOP rodo didesnę tikslumo tikimybę, o didelis DOP - mažesnę tikslumo tikimybę. Kitas PDOP terminas yra TDOP (Precision Time Dilution of Precision). TDOP reiškia palydovo laikrodžio poslinkį. GPS imtuve galite nustatyti parametrą, vadinamą PDOP kauke. Dėl to imtuvas ignoruos palydovų konfigūracijas, kurių PDOP viršija nurodytą ribą.
Pasirinktinis prieinamumas (SA) :
Pasirinktinis prieinamumas atsiranda, kai DOD tyčia pablogina GPS signalų tikslumą, įvedant dirbtines laikrodžio ir efemerio klaidas. Įgyvendinant SA, tai buvo didžiausias GPS klaidos komponentas, sukėlęs iki 100 metrų paklaidą. SA yra standartinės padėties nustatymo paslaugos (SPS) komponentas.
Nuotraukų kreditas:
