I dag er det sannsynligvis ingen som ikke har hørt om GPS. Imidlertid har ikke alle en fullstendig forståelse av hva det er. I artikkelen skal vi prøve å finne ut hva det globale posisjoneringssystemet er, hva det består av og hvordan det fungerer.
Historie
GPS-navigasjonssystemet er en del av Navstar-komplekset, utviklet og drevet av det amerikanske forsvarsdepartementet. Prosjektet til komplekset begynte å bli implementert i 1973. Og allerede i begynnelsen av 1978, etter vellykket testing, satte de den i drift. I 1993 hadde 24 satellitter blitt skutt opp rundt jorden, som fullstendig dekket overflaten av planeten vår. Den sivile delen av Navstars militære nettverk ble kjent som GPS, som står for Global Positioning System ("glob alt posisjoneringssystem").
Basen består av satellitter som beveger seg i seks sirkulære baner. De er bare halvannen meter brede, og litt mer enn fem meter lange. Vekten i dette tilfellet er omtrent åtte hundre og førti kilo. Alle gir full ytelse hvor som helst på planeten vår.
Sporing utføres fra hovedkontrollstasjonen, som ligger i delstaten Colorado. Det er Schriver Air Force Base – den femtiende romstyrken.
Det er over ti sporingsstasjoner på jorden. De finnes på Ascension Island, Hawaii, Kwajalein, Diego Garcia, Colorado Springs, Cape Canaveral og andre steder, hvor antallet vokser hvert år. All informasjon mottatt fra dem behandles på sentralstasjonen. Oppdaterte data lastes opp hver tjuefire time.
Denne globale posisjoneringen er et satellittsystem som drives av det amerikanske forsvarsdepartementet. Den fungerer uansett vær og overfører informasjon hele tiden.
Driftsprinsipp
GPS globale posisjoneringssystemer fungerer basert på følgende komponenter:
- satellitttrilaterering;
- satellittrekkevidde;
- eksakt tidsreferanse;
- location;
- korreksjon.
La oss se nærmere på dem.
Trilaterering er beregningen av avstanden til dataene til tre satellitter, takket være hvilken det er mulig å beregne plasseringen til et bestemt punkt.
Rekkevidde betyr avstanden til satellittene, beregnet etter tiden det tar for radiosignalet å reise fra dem til mottakeren, tatt i betraktning lysets hastighet. For å bestemme klokkeslettet genereres en pseudo-tilfeldig kode, takket være at mottakeren kan fikse forsinkelsen når som helst.
Følgende figur indikerer en direkteavhengig av klokkens nøyaktighet. Satellittene har atomklokker som er nøyaktige til ett nanosekund. På grunn av deres høye kostnader brukes de imidlertid ikke over alt.
Satellittene er plassert i en høyde av mer enn tjue tusen kilometer fra jorden, nøyaktig så mye som er nødvendig for stabil bevegelse i bane og innsnevring av atmosfærisk motstand.
Under driften av det globale posisjoneringssystemet i verden, blir det gjort feil som er vanskelige å eliminere. Dette skyldes at signalet passerer gjennom troposfæren og ionosfæren, hvor hastigheten avtar, noe som fører til målefeil.
Komponenter av et kartsystem
Det finnes mange globale posisjoneringssystemprodukter og GIS-kartleggingsapplikasjoner. Takket være dem dannes og oppdateres geografiske data raskt. Komponentene i disse produktene er GPS-mottakere, programvare og datalagringsenheter.
Mottakerne er i stand til å gjøre beregninger med en frekvens på mindre enn et sekund og en nøyaktighet på flere titalls centimeter til fem meter, i differensialmodus. De skiller seg fra hverandre i størrelse, minnekapasitet og antall sporingskanaler.
Mens en person står på ett sted eller beveger seg, mottar mottakeren signaler fra satellitter og gjør en beregning om plasseringen. Resultater i form av koordinater vises på displayet.
Kontrollere er bærbare datamaskiner som kjører programvaren som trengs for å samle inn data. Programvaren kontrollerer mottakerinnstillingene. Drives harforskjellige dimensjoner og typer dataregistrering.
Hvert system er utstyrt med programvare. Etter at du har lastet opp informasjon fra stasjonen til datamaskinen, øker programmet nøyaktigheten til dataene ved å bruke en spesiell behandlingsmetode k alt "differensiell korreksjon". Programvaren visualiserer dataene. Noen av dem kan redigeres manuelt, andre kan skrives ut og så videre.
GPS global posisjonering - systemer som hjelper til med å samle inn informasjon for oppføring i databaser, og programvaren eksporterer dem til GIS-programmer.
Differensiell korreksjon
Denne metoden forbedrer nøyaktigheten av de innsamlede dataene betydelig. I dette tilfellet er en av mottakerne plassert på et punkt med bestemte koordinater, og den andre samler inn informasjon der de er ukjente.
Differensiell korreksjon implementeres på to måter.
- Den første er differensialkorreksjonen i sanntid, hvor feilene til hver satellitt beregnes og rapporteres av hovedstasjonen. De oppdaterte dataene mottas av roveren, som viser de korrigerte dataene.
- Den andre - differensiell korreksjon i etterbehandling - skjer når hovedstasjonen skriver rettelser direkte til en fil i datamaskinen. Den opprinnelige filen behandles sammen med den oppdaterte, deretter oppnås en differensielt korrigert.
Trimble-kartsystemer er i stand til å bruke begge metodene. Derfor, hvis sanntidsmodusen avbrytes, er det fortsatt mulig å bruke den i etterbehandling.
Application
GPSbrukt på forskjellige områder. For eksempel er globale posisjoneringssystemer mye brukt i naturressursindustrien, der geologer, biologer, skogbrukere og geografer bruker dem til å registrere posisjoner og tilleggsinformasjon. Det er også et område med infrastruktur og byutvikling der trafikkflyten og forsyningssystemet kontrolleres.
GPS-systemer for global posisjonering er også mye brukt i landbruket, og beskriver for eksempel egenskapene til åkre. I samfunnsvitenskapene bruker historikere og arkeologer dem til å navigere og registrere historiske steder.
Omfanget av GPS-kartsystemer er ikke begrenset til dette. De kan brukes i alle andre applikasjoner der nøyaktige koordinater, tid og annen informasjon er nødvendig.
GPS-mottaker
Dette er en radiomottaker som bestemmer posisjonen til antennen basert på informasjon om tidsforsinkelsene til radiosignaler fra Navstar-satellittene.
Målene foretas med en nøyaktighet på tre til fem meter, og hvis det kommer signal fra en bakkestasjon – opptil én millimeter. GPS-navigatorer av kommersiell type på gamle prøver har en nøyaktighet på hundre og femti meter, og på nye - opptil tre meter.
Basert på mottakere er det laget GPS-loggere, GPS-trackere og GPS-navigatorer.
Utstyr kan være spesi altilpasset eller profesjonelt. Sekundavviker i kvalitet, driftsmoduser, frekvenser, navigasjonssystemer og pris.
Tilpassede mottakere er i stand til å rapportere nøyaktige koordinater, tid, høyde, brukerspesifisert kurs, gjeldende hastighet, veiinformasjon. Informasjon vises på telefonen eller datamaskinen som enheten er koblet til.
GPS-navigatorer: kart
Kart forbedrer kvaliteten på navigatoren. De kommer i vektor- og rastertyper.
Vektorvarianter lagrer data om objekter, koordinater og annen informasjon. De kan inneholde naturlig terreng og mange gjenstander som hoteller, bensinstasjoner, restauranter osv., siden de ikke inneholder bilder, tar mindre plass og fungerer raskere.
Rastertyper er de enkleste. De representerer et bilde av området i geografiske koordinater. Et satellittbilde kan tas eller et kart av papirtype - skannes.
For tiden finnes det navigasjonssystemer som brukeren kan supplere med objektene sine.
GPS-sporere
En slik radiomottaker mottar og sender data for å kontrollere og spore bevegelsene til ulike objekter den er festet til. Den inkluderer en mottaker som bestemmer koordinatene, og en sender som sender dem til en bruker som befinner seg på avstand.
GPS-sporing kommer inn:
- personlig, brukt individuelt;
- bil, koblet til ombordautomatiske nettverk.
De brukes til å bestemme plasseringen av ulike objekter (mennesker, kjøretøy, dyr, varer og så videre).
Disse enhetene kan brukes til å undertrykke signaler som danner interferens på frekvensene der trackeren opererer.
GPS-logger
Disse radioene kan fungere i to moduser:
- vanlig GPS-mottaker;
- logger, registrerer informasjon om stien som har blitt kjørt.
De kan være:
- bærbar, utstyrt med et lite oppladbart batteri;
- bil, drevet av nettverket om bord.
I moderne modeller av loggere er det mulig å registrere opptil to hundre tusen poeng. Det anbefales også å merke eventuelle punkter på veien.
Enheter brukes aktivt innen turisme, sport, sporing, kartografi, geodesi og så videre.
Global posisjonering i dag
Basert på informasjonen som er gitt, kan det konkluderes med at slike systemer allerede brukes over alt, og omfanget har en tendens til å være enda mer utbredt.
Global posisjonering dekker forbrukersektoren. Bruken av de siste tekniske nyvinningene gjør systemet til et av de mest ettertraktede i dette markedssegmentet.
Sammen med GPS utvikles GLONASS i Russland og Galileo i Europa.
Samtidig er ikke global posisjonering uten ulemper. For eksempel, i en leilighet av en armert betongbygning, i en tunnel eller kjeller, bestemme den nøyaktige plasseringenumulig. Magnetiske stormer og radiokilder på bakken kan forstyrre norm alt mottak. Navigasjonskart blir raskt utdaterte.
Den største ulempen er at systemet er helt avhengig av det amerikanske forsvarsdepartementet, som til enhver tid kan for eksempel slå på forstyrrelser eller slå av den sivile delen helt. Derfor er det så viktig at i tillegg til det globale posisjoneringssystemet GPS og GLONASS, og Galileo også utvikler seg.
