Как работи GPS системата?

Как работи GPS системата?

Какво е GPS?

GPS или Global Positioning System е сателитна навигационна система, която предоставя на потребителя информация за местоположението и времето при всякакви климатични условия. GPS се използва и за навигация в самолети, кораби, автомобили и камиони. Системата дава критични способности на военни и цивилни потребители по целия свят. GPS осигурява непрекъснато триизмерно позициониране в реално време, навигация и синхронизация по целия свят.



Как работи GPS системата?

GPS се състои от три сегмента:


1) Космическият сегмент: GPS сателитите





2) Системата за контрол, управлявана от американската армия,

3) Потребителският сегмент, който включва както военни, така и граждански потребители и тяхното GPS оборудване.



Космически сегмент:

Космическият сегмент е броят на спътниците в съзвездието. Състои се от 29 спътника, обикалящи земята на всеки 12 часа на 12 000 мили надморска височина. Функцията на космическия сегмент се използва за маршрутни / навигационни сигнали и за съхраняване и повторно предаване на маршрутно / навигационно съобщение, изпратено от контролния сегмент. Тези предавания се контролират от високо стабилни атомни часовници на сателитите. Космическият сегмент GPS се формира от спътниково съзвездие с достатъчно спътници, за да се гарантира, че потребителите ще имат поне 4 едновременни спътника в оглед от всяка точка на повърхността на Земята по всяко време.


GPSКонтролен сегмент:

Контролният сегмент се състои от главна контролна станция и пет мониторни станции, оборудвани с атомни часовници, които се разпространяват по целия свят. Петте мониторни станции наблюдават GPS сателитните сигнали и след това изпращат тази квалифицирана информация до главната контролна станция, където аномалиите се ревизират и изпращат обратно към GPS сателитите чрез наземни антени. Контролният сегмент също се нарича мониторна станция.

контролен сегмент

контролен сегмент

Потребителски сегмент:

Потребителският сегмент се състои от GPS приемник, който приема сигналите от GPS сателитите и определя колко далеч е от всеки сателит. Основно този сегмент се използва за американските военни, системи за насочване на ракети, граждански приложения за GPS в почти всяка област. По-голямата част от цивилното население използва това от проучване до транспорт до природни ресурси и оттам до целите на земеделието и картографирането.

Потребителски сегмент

Потребителски сегмент

Как GPS определя позиция:

Работата / работата на Глобалната система за позициониране се основава на математическия принцип „трилатерация”. Позицията се определя от измерванията на разстоянието до сателитите. От фигурата четирите спътника се използват за определяне на позицията на приемника на земята. Целевото местоположение се потвърждава от 4тисателит. И три сателита се използват за проследяване на местоположението. Четвърти спътник се използва за потвърждаване на целевото местоположение на всяко от тези космически превозни средства. Глобалната система за позициониране се състои от сателит, контролна станция и мониторна станция и приемник. GPS приемникът взема информацията от спътника и използва метода на триангулация, за да определи точното местоположение на потребителя.

GPS схема

GPS се използва при някои инциденти по няколко начина, като например:

  1. За да определите местоположението на позицията, например, трябва да предадете на пилот на хеликоптер координатите на вашето местоположение, за да може пилотът да ви вземе.
  2. За да се придвижите например от едно място до друго, трябва да преминете от наблюдателния пункт до периметъра на огъня.
  3. За да създадете например дигитализирани карти, ви е възложено да очертаете периметъра на огъня и горещите точки.
  4. За определяне на разстоянието между две различни точки.

3 Предимства на GPS:

  • GPS сателитната навигационна система е важен инструмент за военни, граждански и търговски потребители
  • Системи за проследяване на превозни средства GPS-базирани навигационни системи могат да ни предоставят упътвания завой по завой
  • Много висока скорост

2 Недостатъци на GPS:

  • GPS сателитните сигнали са твърде слаби в сравнение с телефонните сигнали, така че не работят толкова добре на закрито, под вода, под дървета и т.н.
  • Най-високата точност изисква видимост от приемника до сателита, поради което GPS не работи много добре в градска среда.

Използване на GPS приемник:

Има няколко различни модела и типа GPS приемници. Докато работите с GPS приемник, е важно да имате:

  • Компас и карта.
  • Изтеглен GPS кабел.
  • Някои допълнителни батерии.
  • Знания за капацитета на паметта на GPS приемника за предотвратяване на загуба на данни, намаляване на неточността на данните или други проблеми.
  • Външна антена, когато е възможно, особено под навеса на дървото, в каньони или по време на шофиране.
  • Настройка на GPS приемник според инцидент или стандартна координатна система за регулиране на агенцията.
  • Бележки, които описват какво записвате в приемника.

GPS грешка

Има много източници на възможни грешки, които ще влошат точността на позициите, изчислени от GPS приемник. Времето за пътуване, взето от GPS сателитните сигнали, може да бъде променено от атмосферни ефекти, когато GPS сигнал преминава през йоносферата и тропосферата, той се пречупва, причинявайки скоростта на сигнала да се различава от скоростта на GPS сигнал в космоса. Друг източник на грешка е шумът или изкривяването на сигнала, което причинява електрически смущения или грешки, присъщи на самия GPS приемник. Информацията за сателитните орбити също ще доведе до грешки при определяне на позициите, тъй като сателитите всъщност не са мястото, където GPS приемникът „е мислил“ въз основа на информацията, която е получил, когато определя позициите. Малки вариации в атомните часовници на борда на сателитите могат да доведат до големи грешки в положението, а грешката на часовника от 1 наносекунда се превежда на 1 фут или .3 метра потребителска грешка на земята. Ефектът с много пътеки възниква, когато сигналите, предадени от сателитите, се отбиват от отразяваща повърхност, преди да стигнат до антената на приемника. По време на този процес приемникът получава сигнала по права линия, както и по забавения път (множество пътища). Ефектът е подобен на призрак или двойно изображение на телевизор.

Прецизно геометрично разреждане (GDOP)

Сателитната геометрия може също да повлияе на точността на GPS позиционирането. Този ефект се нарича Геометрично разреждане на прецизността (GDOP). Което се отнася до това, къде са спътниците един към друг и е мярка за качеството на сателитната конфигурация. Той може да може да променя други GPS грешки. Повечето GPS приемници избират спътниковото съзвездие, което ще даде най-малко несигурност, най-добрата сателитна геометрия.

GPS приемниците обикновено отчитат качеството на сателитната геометрия от гледна точка на Разреждане на точността на позицията или PDOP. PDOP е от два вида, хоризонтални (HDOP) и вертикални (VDOP) измервания (географска ширина, дължина и надморска височина). Можем да проверим качеството на сателитното позициониране на приемника, който в момента е достъпен чрез стойността на PDOP. Ниският DOP показва по-голяма вероятност за точност, а високият DOP показва по-малка вероятност за точност. Друг термин на PDOP е TDOP (Time Dilution of Precision). TDOP се отнася до изместване на сателитния часовник. На GPS приемник може да зададете параметър, известен като PDOP маска. Това ще накара приемника да игнорира сателитни конфигурации, които имат PDOP по-висок от посочения лимит.

Селективна наличност (SA) :

Селективна наличност възниква, когато DOD умишлено влоши точността на GPS сигналите, въвеждайки изкуствени грешки на часовника и ефемеридите. По време на внедряването на SA това беше най-големият компонент на GPS грешка, причинявайки грешка до 100 метра. SA е компонент на услугата за стандартно позициониране (SPS).

Снимка:

  • контролен сегмент От gstatic
  • Потребителски сегмент От gstatic