Kaj je globalno pozicioniranje?

Danes verjetno ni nobene osebe, ki bi slišala za GPS. Toda popolno razumevanje tega, kaj je, ni vsakdo. V tem članku poskusimo razumeti, kakšen je sistem globalnega pozicioniranja, od česa je sestavljen in kako deluje.

Zgodovina

Navigacijski sistem GPS je del Navstar, razvit in deluje v Ministrstvu za obrambo ZDA. Projekt se je začel leta 1973. In že v začetku leta 1978, po uspešnem testiranju, so začeli obratovati. Leta 1993 je bilo okoli Zemlje sproščenih 24 satelitov, ki so popolnoma pokrivali površino našega planeta. Civilni del vojaške mreže Navstar se je začel imenovati GPS, kar pomeni Global Pozitivni sistem ("sistem globalnega pozicioniranja").

Njegovo osnovo sestavljajo sateliti, ki se gibljejo vzdolž šestih krožnih orbitalnih poti. V širini so le še en in pol, v dolžini pa nekaj več kot pet. Teža hkrati je okoli osemsto kilogramov. Vsi od njih zagotavljajo polno delovno sposobnost v kateri koli točki našega planeta.

Sledenje poteka od glavne nadzorne postaje, ki se nahaja v Kolorado. Obstaja osnova Air Shriver - petdeseta vesoljska povezava.

Na Zemlji je več kot deset postaj, namenjenih sledenju. Vključeni so Ascension Island, Na Havajih, Kwajalein, Diego Garcia, Colorado Springs, na Cape Canaveral in na drugih mestih, katerih število se vsako leto povečuje. Vsi podatki, ki jih prejme od njih, se obdelajo na glavni postaji. Prenos podatkov s spremembami se opravi vsakih štiriindvajset ur.

Takšno globalno pozicioniranje je satelitski sistem, ki ga upravlja Ministrstvo za obrambo ZDA. Deluje pod kakršnimi koli vremenskimi razmerami in stalno prenaša informacije.

Načelo delovanja

Globalni sistemi za določanje položaja GPS delujejo na podlagi naslednjih komponent:

• Trilateracija satelita;
• satelitski razpon;
• natančno časovno referenco;
• lokacija;
• popravek.

Razmislimo jih podrobneje.

Trilateracija se razume kot izračun razdalje podatkov treh satelitov, zaradi česar je mogoče izračunati lokacijo določene točke.

Dalmetry pomeni razdaljo do satelitov, izračunano do trenutka prenosa radijskega signala od njega do sprejemnika, ob upoštevanju hitrost svetlobe. Za določitev časa se generira psevdo-naključna koda, zahvaljujoč kateri sprejemnik lahko kadarkoli popravi zakasnitev.

Naslednji indikator kaže neposredno odvisnost od točnosti ure. Sateliti uporabljajo atomsko uro, katere natančnost je do en nanosekund. Vendar pa se zaradi visokih stroškov ne uporabljajo povsod.

Sateliti se nahajajo na nadmorski višini več kot dvajset tisoč kilometrov od Zemlje, točno toliko, kolikor je potrebno za stabilno gibanje v orbiti in zmanjšanje odpornosti atmosfere.

Ko sistem globalnega pozicioniranja deluje, se napake v svetu, ki jih je težko odstraniti. To je posledica prehoda signala skozi troposfero in ionosfero, kjer se hitrost zmanjšuje, kar povzroča napake pri meritvah.

Sestavni deli kartografskega sistema

Obstaja veliko izdelkov globalnega sistema pozicioniranja in GIS aplikacij za kartiranje. Zahvaljujoč njih se geografski podatki hitro oblikujejo in posodabljajo. Sestavni deli teh izdelkov so GPS-sprejemniki, programska oprema in shranjevanje podatkov.

Sprejemniki lahko opravljajo izračune s frekvenco manj kot eno sekundo in natančnostjo od desetih centimetrov do pet metrov, ki delujejo v diferencialnem načinu. Med seboj se razlikujejo po velikosti, pomnilniški zmogljivosti in številu kanalov za sledenje.

Medtem ko oseba stoji na enem mestu ali se premika, sprejemnik sprejema signale s satelitov in izračuna svojo lokacijo. Na zaslonu se prikažejo rezultati v obliki koordinat.

Krmilniki so prenosni računalniki, ki delujejo pod nadzorom programske opreme, potrebne za zbiranje podatkov. Programska oprema spremlja nastavitve sprejemnika. Pogoni imajo različne velikosti in vrste zapisovanja podatkov.

Vsak sistem je opremljen s programsko opremo. Ko podatke prenesete iz pogona v računalnik, program poveča natančnost podatkov s pomočjo posebne metode obdelave, imenovanega "diferencialna korekcija". Programska oprema vizualizira podatke. Nekatere od njih lahko uredite v ročnem načinu, druge lahko natisnete in tako naprej.

GPS globalno pozicioniranje - sistemi, ki olajšajo zbiranje informacij za vnos podatkov v zbirke podatkov, programska oprema pa jih izvozi v programe GIS.

Diferenčni popravek

Ta metoda znatno izboljša točnost zbranih podatkov. Hkrati je eden od sprejemnikov na točki določenih koordinat, drugi pa zbira podatke, če niso znani.

Diferencialni popravek je realiziran na dva načina.

• Prva je diferencialna korekcija v realnem času, kjer napake vsakega satelita izračunajo in poročajo glavna postaja. Ravni podatkov sprejema mobilni sprejemnik, ki prikazuje popravljene podatke.
• Druga - diferencialna korekcija pri naknadni obdelavi - poteka, ko glavna postaja piše popravke neposredno v datoteko v računalniku. Izvirno datoteko obdelamo skupaj z rafiniranim, potem dobimo drugačno prilagojeno.

Sistemi kartiranja Trimble lahko uporabljajo obe metodi. Tako, če je način prekinjen v realnem času, potem je še vedno mogoče uporabiti pri postprocessing.

Uporaba

GPS se uporabljajo na različnih področjih. Na primer, sistemi globalnega pozicioniranja na terenu se pogosto uporabljajo v naravnih virih, kjer jih geologi, biologi, gozdarji in geografi uporabljajo za snemanje položajev in dodatnih informacij. To je tudi območje infrastrukture in razvoja mest, kjer so prometni tokovi in ​​občinski sistem nadzorovani.

Široka uporaba GPS-sistema globalnega pozicioniranja je bila pridobljena v kmetijstvu, ki opisuje, na primer, značilnosti polj. Zgodovinarji in arheologi v družboslovju jih uporabljajo za navigacijo in registracijo zgodovinskih znamenitosti.

S tem se ne izčrpa obseg sistemov za kartiranje GPS. Uporabljajo jih lahko v vseh drugih aplikacijah, kjer so potrebne natančne koordinate, čas in druge informacije.

GPS sprejemnik

Ta radijski sprejemnik, ki določa koordinate lokacije antene, temelji na informacijah o časovnih zamikih radijskih signalov s satelitov Navstar.

Meritve se tvorijo z natančnostjo od treh do pet metrov in če je signala od zemeljske postaje do enega milimetra. GPS-navigatorji komercialnega tipa na starih vzorcih imajo točnost od sto petdeset metrov in na novih - do tri metre.

Na podlagi sprejemnikov so izdelani GPS-zapisovalci, GPS-sledilci in GPS-navigatorji.

Oprema je lahko po meri in strokovno. Druga je drugačna glede kakovosti, načinov delovanja, frekvenc, navigacijskih sistemov in cene.

Uporabniški sprejemniki lahko zagotovijo točne koordinate, čas, višino, smer, ki jo določi uporabnik, trenutna hitrost, informacije o cesti. Informacije se prikažejo v telefonu ali računalniku, na katerega je naprava priključena.

GPS navigatorji: zemljevidi

Zemljevidi izboljšujejo kakovost navigatorja. Prihajajo v vektorske in rasterske vrste.

Vektorske različice shranjujejo informacije o predmetih, koordinatah in drugih informacijah. Lahko vsebujejo značilnost naravnega tipa in veliko predmetov, na primer hotele, bencinske črpalke, restavracije itd., Ker ne vsebujejo slik, zavzemajo manj prostora in dela hitreje.

Raster tipi so najpreprostejši. Predstavljajo podobo terena po geografskih koordinatah. Fotografijo lahko vzamete s satelita ali mape vrste papirja - skenirane.

Trenutno obstajajo navigacijski sistemi, ki jih lahko uporabnik dopolni s svojimi predmeti.

GPS sledilci

Takšen sprejemnik sprejema in prenaša podatke za spremljanje in sledenje gibanja različnih predmetov, na katere je pritrjen. Vključuje sprejemnik, ki določa koordinate in oddajnik, ki jih pošilja uporabniku, ki je na daljavo.

Sledilniki GPS so:

• osebni, ki se uporablja posamezno;
• Avtomobilska industrija, priključena na omrežje v vozilu.

Uporabljajo se za določitev lokacije različnih predmetov (ljudi, prevoz, živali, blago in tako naprej).

Zoper te naprave se lahko uporabijo za zatiranje signalov, ki tvorijo interferenco na tistih frekvencah, kjer sledilnik deluje.

GPS-zapisovalnik

Ti radii lahko delujejo v dveh načinih:

• konvencionalni GPS sprejemnik;
• zapisovalnik, zapisovanje v pomnilniku informacije o poti, ki je bila sprejeta.

Lahko so:

• prenosni, opremljeni z majhno baterijo;
• avto, ki ga napaja omrežje na vozilu.

V sodobnih modelih grederjev je možno zapisati do dvesto tisoč točk. Prav tako je predlagano, da označite točke na poti.

Naprave se aktivno uporabljajo v turizmu, športu, sledenju, kartografiji, geodeziji in tako naprej.

Danes globalno pozicioniranje

Na podlagi zgornjih informacij je mogoče sklepati, da se takšni sistemi že uporabljajo povsod, obseg uporabe pa je še bolj razširjen.

Globalno pozicioniranje pokriva področje potrošnje. Z uporabo najnovejših tehničnih novosti je sistem eden od najbolj priljubljenih na tem tržnem segmentu.

Skupaj z GPS v Rusiji se razvija GLONASS, v Evropi - Galileo.

Hkrati globalno pozicioniranje ni brez pomanjkljivosti. Na primer, v stanovanju armiranobetonske stavbe v predoru ali kleti ni mogoče določiti točne lokacije. Običajen sprejem lahko prepreči magnetne nevihte in radijske vire na terenu. Navigacijski zemljevidi hitro postanejo zastareli.

Največja pomanjkljivost je, da je sistem popolnoma odvisen od ministrstva za obrambo ZDA, ki lahko kadarkoli na primer vključuje motnje ali onemogoči civilni del. Zato je tako pomembno, da se poleg sistema globalnega pozicioniranja razvijajo tudi GPS, GLONASS in Galileo.