I dag er der sandsynligvis ingen person, der ikke har hørt om GPS. Det er dog ikke alle, der har en fuldstændig forståelse af, hvad det er. I artiklen vil vi forsøge at finde ud af, hvad det globale positioneringssystem er, hvad det består af, og hvordan det fungerer.
Historie
GPS-navigationssystemet er en del af Navstar-komplekset, udviklet og drevet af det amerikanske forsvarsministerium. Projektet af komplekset begyndte at blive implementeret i 1973. Og allerede i begyndelsen af 1978, efter vellykket test, satte de det i drift. I 1993 var 24 satellitter blevet opsendt rundt om Jorden, som fuldstændigt dækkede vores planets overflade. Den civile del af Navstars militærnetværk blev kendt som GPS, som står for Global Positioning System ("glob alt positioneringssystem").
Dens base består af satellitter, der bevæger sig i seks cirkulære baner. De er kun halvanden meter brede, og lidt mere end fem meter lange. Vægten i dette tilfælde er omkring otte hundrede og fyrre kilo. De giver alle fuld ydeevne over alt på vores planet.
Sporing udføres fra hovedkontrolstationen, der ligger i staten Colorado. Der er Schriver Air Force Base - den halvtredsindstyvende rumstyrke.
Der er over ti sporingsstationer på jorden. De findes på Ascension Island, Hawaii, Kwajalein, Diego Garcia, Colorado Springs, Cape Canaveral og andre steder, hvor antallet vokser hvert år. Alle oplysninger modtaget fra dem behandles på hovedstationen. Opdaterede data uploades hver 24. time.
Denne globale positionering er et satellitsystem, der drives af det amerikanske forsvarsministerium. Den fungerer i al slags vejr og sender konstant information.
Driftsprincip
GPS globale positioneringssystemer fungerer baseret på følgende komponenter:
- satellit-trilateration;
- satellitområde;
- nøjagtig tidsreference;
- placering;
- korrektion.
Lad os se nærmere på dem.
Trilateration er beregningen af afstanden af data fra tre satellitter, takket være hvilken det er muligt at beregne placeringen af et bestemt punkt.
Rangeområde betyder afstanden til satellitterne, beregnet ud fra den tid, det tager for radiosignalet at rejse fra dem til modtageren, under hensyntagen til lysets hastighed. For at bestemme tidspunktet genereres en pseudo-tilfældig kode, takket være hvilken modtageren er i stand til at rette forsinkelsen til enhver tid.
Følgende figur angiver en direkteafhængig af urets nøjagtighed. Satellitterne har atomure, der er nøjagtige til et nanosekund. Men på grund af deres høje omkostninger bruges de ikke alle steder.
Satellitterne er placeret i en højde af mere end tyve tusinde kilometer fra Jorden, præcis så meget som nødvendigt for stabil bevægelse i kredsløb og indsnævring af atmosfærisk modstand.
Under driften af det globale positioneringssystem i verden begås der fejl, som er svære at eliminere. Dette skyldes, at signalet passerer gennem troposfæren og ionosfæren, hvor hastigheden falder, hvilket fører til målefejl.
Komponenter af et kortlægningssystem
Der er mange produkter til globale positioneringssystem og GIS-kortlægningsapplikationer. Takket være dem dannes og opdateres geografiske data hurtigt. Komponenterne i disse produkter er GPS-modtagere, software og datalagringsenheder.
Modtagerne er i stand til at foretage beregninger med en frekvens på mindre end et sekund og en nøjagtighed på ti centimeter til fem meter, idet de arbejder i differenti altilstand. De adskiller sig fra hinanden i størrelse, hukommelseskapacitet og antallet af sporingskanaler.
Mens en person står ét sted eller bevæger sig, modtager modtageren signaler fra satellitter og foretager en beregning om dens placering. Resultater i form af koordinater vises på displayet.
Kontrollere er bærbare computere, der kører den software, der er nødvendig for at indsamle data. Softwaren styrer modtagerindstillingerne. Drev harforskellige dimensioner og typer af dataregistrering.
Hvert system er udstyret med software. Når du har uploadet oplysninger fra drevet til din computer, øger programmet nøjagtigheden af dataene ved hjælp af en speciel behandlingsmetode kaldet "differentiel korrektion". Softwaren visualiserer dataene. Nogle af dem kan redigeres manuelt, andre kan udskrives og så videre.
GPS global positionering - systemer, der hjælper med at indsamle oplysninger til indtastning i databaser, og softwaren eksporterer dem til GIS-programmer.
Differentiel korrektion
Denne metode forbedrer væsentligt nøjagtigheden af de indsamlede data. I dette tilfælde er en af modtagerne placeret på et punkt med bestemte koordinater, og den anden indsamler information, hvor de er ukendte.
Differentiel korrektion implementeres på to måder.
- Den første er differentialkorrektion i re altid, hvor fejlene for hver satellit beregnes og rapporteres af hovedstationen. De opdaterede data modtages af roveren, som viser de korrigerede data.
- Den anden - differentiel korrektion i efterbehandling - finder sted, når hovedstationen skriver rettelser direkte til en fil i computeren. Den originale fil behandles sammen med den opdaterede, hvorefter der opnås en differentielt korrigeret.
Trimble-kortlægningssystemer er i stand til at bruge begge metoder. Således, hvis re altidstilstanden afbrydes, er det fortsat muligt at bruge den i efterbehandling.
Application
GPSanvendes på forskellige områder. For eksempel er globale positioneringssystemer meget brugt i naturressourceindustrien, hvor geologer, biologer, skovbrugere og geografer bruger dem til at registrere positioner og yderligere information. Det er også et område med infrastruktur og byudvikling, hvor trafikstrømmene og forsyningssystemet styres.
GPS-systemer til global positionering er også meget udbredt i landbruget og beskriver f.eks. markernes funktioner. Inden for samfundsvidenskaberne bruger historikere og arkæologer dem til at navigere og registrere historiske steder.
Omfanget af GPS-kortlægningssystemer er ikke begrænset til dette. De kan bruges i enhver anden applikation, hvor der kræves præcise koordinater, tid og anden information.
GPS-modtager
Dette er en radiomodtager, der bestemmer antennens position baseret på information om tidsforsinkelser for radiosignaler fra Navstar-satellitterne.
Målinger dannes med en nøjagtighed på tre til fem meter, og hvis der er et signal fra en jordstation - op til en millimeter. GPS-navigatorer af kommerciel type på gamle prøver har en nøjagtighed på hundrede og halvtreds meter, og på nye - op til tre meter.
Baseret på modtagere er der lavet GPS-loggere, GPS-trackere og GPS-navigatorer.
Udstyr kan være speci altilpasset eller professionelt. Sekundadskiller sig i kvalitet, driftstilstande, frekvenser, navigationssystemer og pris.
Custom-modtagere er i stand til at rapportere præcise koordinater, tid, højde, brugerspecificeret kurs, nuværende hastighed, vejinformation. Oplysninger vises på telefonen eller computeren, som enheden er tilsluttet.
GPS-navigatorer: kort
Kort forbedrer kvaliteten af navigatoren. De kommer i vektor- og rastertyper.
Vektorvarianter gemmer data om objekter, koordinater og anden information. De kan have naturligt terræn og mange genstande såsom hoteller, tankstationer, restauranter osv., da de ikke indeholder billeder, fylder mindre og arbejder hurtigere.
Rastertyper er de enkleste. De repræsenterer et billede af området i geografiske koordinater. Der kan tages et satellitbillede eller et papirtypekort - scannet.
I øjeblikket er der navigationssystemer, som brugeren kan supplere med deres objekter.
GPS-trackere
En sådan radiomodtager modtager og transmitterer data for at kontrollere og spore bevægelserne af forskellige objekter, som den er knyttet til. Den inkluderer en modtager, der bestemmer koordinaterne, og en sender, der sender dem til en bruger, der befinder sig på afstand.
GPS-trackere kommer ind:
- personligt, brugt individuelt;
- bil, forbundet til ombordauto netværk.
De bruges til at bestemme placeringen af forskellige objekter (mennesker, køretøjer, dyr, varer og så videre).
Disse enheder kan bruges til at undertrykke signaler, der danner interferens på de frekvenser, hvor trackeren fungerer.
GPS-logger
Disse radioer er i stand til at fungere i to tilstande:
- almindelig GPS-modtager;
- logger, registrerer information om stien, der er blevet tilbagelagt.
De kan være:
- bærbar, udstyret med et genopladeligt batteri i lille størrelse;
- bil, drevet af det indbyggede netværk.
I moderne modeller af loggere er det muligt at registrere op til to hundrede tusinde point. Det anbefales også at markere eventuelle punkter på din vej.
Enheder bruges aktivt i turisme, sport, sporing, kartografi, geodæsi og så videre.
Global positionering i dag
Baseret på de oplysninger, der er givet, kan det konkluderes, at sådanne systemer allerede bruges over alt, og anvendelsesområdet har en tendens til at være endnu mere udbredt.
Global positionering dækker forbrugersektoren. Brugen af de seneste tekniske innovationer gør systemet til et af de mest eftertragtede i dette markedssegment.
Sammen med GPS udvikles GLONASS i Rusland og Galileo i Europa.
Samtidig er global positionering ikke uden sine ulemper. For eksempel, i en lejlighed af en armeret betonbygning, i en tunnel eller kælder, bestemme den nøjagtige placeringumulig. Magnetiske storme og radiokilder på jorden kan forstyrre normal modtagelse. Navigationskort bliver hurtigt forældede.
Den største ulempe er, at systemet er fuldstændig afhængigt af det amerikanske forsvarsministerium, som til enhver tid for eksempel kan tænde for interferens eller helt slukke for den civile del. Derfor er det så vigtigt, at ud over det globale positioneringssystem GPS og GLONASS også udvikler Galileo.
