Cum funcționează sistemul GPS?

Ce este GPS-ul?

GPS sau Global Positioning System este un sistem de navigație prin satelit care furnizează utilizatorului informații despre locație și oră în toate condițiile climatice. GPS-ul este utilizat și pentru navigație în avioane, nave, mașini și camioane. Sistemul oferă abilități critice utilizatorilor militari și civili din întreaga lume. GPS-ul asigură poziționare continuă în timp real, tridimensională, navigare și sincronizare la nivel mondial.

Cum funcționează sistemul GPS?

GPS-ul este format din trei segmente:

1) Segmentul spațial: sateliții GPS

2) Sistemul de control, operat de armata SUA,

3) Segmentul de utilizatori, care include atât utilizatorii militari și civili, cât și echipamentele GPS ale acestora.

Segment spațial:

Segmentul spațial este numărul de sateliți din constelație. Acesta cuprinde 29 de sateliți care înconjoară Pământul la fiecare 12 ore la 12.000 de mile în altitudine. Funcția segmentului spațial este utilizată pentru a ruta / semnalele de navigație și pentru a stoca și retransmite mesajul de rută / navigare trimis de segmentul de control. Aceste transmisii sunt controlate de ceasuri atomice foarte stabile pe sateliți. Segmentul spațial GPS este format dintr-o constelație de sateliți cu suficienți sateliți pentru a se asigura că utilizatorii vor avea, cel puțin, 4 sateliți simultan vizibili din orice punct de la suprafața Pământului în orice moment.

Segment de control:

Segmentul de control cuprinde o stație de control master și cinci stații de monitorizare dotate cu ceasuri atomice care sunt răspândite pe tot globul. Cele cinci stații de monitorizare monitorizează semnalele prin satelit GPS și apoi trimit acele informații calificate către stația de control principal, unde anomaliile sunt revizuite și trimise înapoi către sateliții GPS prin antene de la sol. Segmentul de control denumit și stație de monitorizare.

segmentul de control

Segment de utilizator:

Segmentul de utilizator cuprinde receptorul GPS, care primește semnalele de la sateliții GPS și determină cât de departe este de fiecare satelit. În principal, acest segment este utilizat pentru armata SUA, sisteme de ghidare a rachetelor, aplicații civile pentru GPS în aproape toate domeniile. Majoritatea civililor folosesc acest lucru de la sondaj la transport către resursele naturale și de acolo la scopuri agricole și cartografiere.

Segment de utilizatori

Cum determină GPS o poziție:

Funcționarea / funcționarea sistemului de poziționare globală se bazează pe principiul matematic „trilaterare”. Poziția este determinată de la măsurarea distanței până la sateliți. Din figură, cei patru sateliți sunt folosiți pentru a determina poziția receptorului pe pământ. Locația țintă este confirmată de 4^asatelit. Și trei sateliți sunt utilizați pentru a urmări locația. Un al patrulea satelit este utilizat pentru a confirma locația țintă a fiecărui vehicul spațial. Sistemul de poziționare globală este format din satelit, stație de control și stație de monitorizare și receptor. Receptorul GPS preia informațiile de la satelit și folosește metoda de triangulare pentru a determina poziția exactă a utilizatorului.

GPS-ul este utilizat în anumite incidente în mai multe moduri, cum ar fi:

1. Pentru a determina locațiile poziției, de exemplu, trebuie să transmiteți unui pilot de elicopter coordonatele locației poziției dvs., astfel încât pilotul să vă poată ridica.
2. Pentru a naviga de la o locație la alta, de exemplu, trebuie să călătoriți de la un punct de observație la perimetrul focului.
3. Pentru a crea hărți digitalizate, de exemplu, vi se atribuie să parcelați perimetrul focului și punctele fierbinți.
4. Pentru a determina distanța dintre două puncte diferite.

3 Avantajele GPS-ului:

• Sistemul de navigație prin satelit GPS este un instrument important pentru utilizatorii militari, civili și comerciali
• Sisteme de urmărire a vehiculelor Sistemele de navigație bazate pe GPS ne pot oferi direcții pas cu pas
• Viteză foarte mare

2 Dezavantaje ale GPS-ului:

• Semnalele GPS prin satelit sunt prea slabe în comparație cu semnalele telefonului, deci nu funcționează la fel de bine în interior, sub apă, sub copaci etc.
• Cea mai mare precizie necesită vizibilitate de la receptor la satelit, de aceea GPS-ul nu funcționează foarte bine într-un mediu urban.

Utilizarea unui receptor GPS:

Există mai multe modele și tipuri diferite de receptoare GPS. În timp ce lucrați cu un receptor GPS, este important să aveți:

• O busolă și o hartă.
• Un cablu GPS descărcat.
• Câteva baterii suplimentare.
• Cunoștințe despre capacitatea de memorie a receptorului GPS pentru a preveni pierderea datelor, scăderea inexactității datelor sau alte probleme.
• O antenă externă ori de câte ori este posibil, mai ales sub copertina copacului, în canioane sau în timp ce conduceți.
• Un receptor GPS configurat în conformitate cu incidentul sau sistemul de coordonate standard al agenției.
• Note care descriu ceea ce salvați în receptor.

Eroare GPS

Există multe surse de posibile erori care vor degrada precizia pozițiilor calculate de un receptor GPS. Timpul de călătorie luat de semnalele prin satelit GPS poate fi modificat prin efecte atmosferice atunci când un semnal GPS trece prin ionosferă și troposferă, acesta este refractat, determinând viteza semnalului să fie diferită de viteza unui semnal GPS din spațiu. O altă sursă de eroare este zgomotul sau distorsiunea semnalului care provoacă interferențe electrice sau erori inerente receptorului GPS în sine. Informațiile despre orbitele satelitului vor provoca, de asemenea, erori în determinarea pozițiilor, deoarece sateliții nu sunt într-adevăr acolo unde receptorul GPS a „gândit” pe baza informațiilor primite atunci când determină pozițiile. Micile variații ale ceasurilor atomice de la bordul sateliților se pot traduce în erori de poziție mari, o eroare de ceas de 1 nanosecundă se traduce prin eroare de 1 picior sau 0,3 metri de la sol. Un efect multipath apare atunci când semnalele transmise de sateliți sări de pe o suprafață reflectorizantă înainte de a ajunge la antena receptorului. În timpul acestui proces, receptorul primește semnalul pe o linie dreaptă, precum și pe traseul întârziat (mai multe căi). Efectul este similar cu o imagine fantomă sau dublă pe un televizor.

Diluarea geometrică a preciziei (GDOP)

Geometria satelitului poate afecta, de asemenea, precizia poziționării GPS. Acest efect este denumit Diluarea Geometrică de Precizie (GDOP). Ceea ce se referă la situația în care sateliții sunt unii pe alții și este o măsură a calității configurației satelitului. Poate fi capabil să modifice alte erori GPS. Majoritatea receptoarelor GPS selectează constelația satelitului care va oferi cea mai mică incertitudine, cea mai bună geometrie a satelitului.

Receptoarele GPS raportează de obicei calitatea geometriei satelitului în ceea ce privește poziția de diluare a preciziei sau PDOP. PDOP este de două tipuri, măsurători orizontale (HDOP) și verticale (VDOP) (latitudine, longitudine și altitudine). Putem verifica calitatea poziționării prin satelit a receptorului în prezent disponibil în funcție de valoarea PDOP. Un DOP scăzut indică o probabilitate mai mare de precizie, iar un DOP ridicat indică o probabilitate mai mică de precizie. Un alt termen al PDOP este TDOP (Time Dilution of Precision). TDOP se referă la decalajul ceasului prin satelit. Pe un receptor GPS se poate seta un parametru cunoscut sub numele de mască PDOP. Acest lucru va face ca receptorul să ignore configurațiile satelitului care au un PDOP mai mare decât limita specificată.

Disponibilitate selectivă (SA) :

Disponibilitatea selectivă apare atunci când DOD a degradat în mod intenționat acuratețea semnalelor GPS, introducând erori de ceas artificial și efemeride. În timpul implementării SA, a fost cea mai mare componentă a erorii GPS, provocând o eroare de până la 100 de metri. SA este o componentă a Serviciului de poziționare standard (SPS).

Credit foto:

• segmentul de control By gstatic
• Segment de utilizatori după gstatic