Úvod do globálnych pozičných systémov

Stratili ste niekedy svoju peňaženku a nenašli ste ju ani nič z vašich vecí, ktoré ste zmeškali a ktoré ste nemohli sledovať? To je miesto, kde globálne pozičné systémy môžu vyjsť k vášmu úteku a prinútiť vás rozveseliť sa. Dnes je GPS termín, ktorý nevyžaduje veľa úvodov. GPS je obrovskou súčasťou nášho každodenného života, od vyhľadávania, cestovania, lokalizácie až po dosah, a od hľadania až po sledovanie a pripojenie. Od svojho založenia v USA v roku 1973 americkým ministerstvom obrany si GPS už vybudovalo významné miesto v ľudstve a nepochybne preukázalo svoj význam pre každého z nás.

GPS, ako už názov napovedá, Global Positioning System, hovorí o polohe ľubovoľného objektu globálne, tj vzhľadom na celú túto planétu, planétu Zem pomocou satelitného navigačného systému, v ktorom sa používa množstvo satelitov, ktoré sa točia okolo Zeme. vyhľadajte objekt. Umožní vám zistiť, kde sa konkrétny objekt práve nachádza alebo sa nachádzal v minulosti, jeho rýchlosť v čase, celý deň, bez ohľadu na poveternostné podmienky kdekoľvek na svete.

Pôvodne bol vyvinutý na použitie vo vojenských službách USA a bol verejne dostupný za veľmi nízke náklady. Dnes sú prijímače GPS pripojené k všetkým typom komerčných produktov, ako sú mobilné telefóny, smartfóny, hodinky, automobily, bicykle atď. V skutočnosti bol GPS vyrobený tak lacno, že ho môžete použiť na sledovanie každého malého objektu.

Fungovanie globálnych polohových systémov (GPS)

GPS používa matematický princíp „trilaterácie“ na určenie polohy objektu a je to systém viac ako 30 družíc obiehajúcich okolo Zeme.

Subjekty zapojené do fungovania systému GPS sú:

  1. Satelity (vesmírny segment)
  2. Kontrolný systém (prevádzkovaný americkou armádou)
  3. signály
  4. Prijímače signálu (užívateľský segment - civilní a vojenskí používatelia so svojimi GPS zariadeniami s anténou)
  • Poloha satelitov je známa zo signálov, ktoré vysielajú do prijímača.
  • Tieto signály sú prijímané prijímačmi pripojenými v objektoch, ktoré majú byť umiestnené.
  • Dôležitým bodom je, že na získanie presnej polohy prijímača na Zemi sú potrebné minimálne 4 satelity.
  • Na sledovanie miesta sa používajú 3 satelity.
  • 4. satelit sa používa na potvrdenie cieľovej polohy satelitov.
  • Prijímač GPS prijíma informácie zo satelitu a používa metódu triangulácie na určenie presnej polohy používateľa.

Výhody a nevýhody GPS

Nižšie sú uvedené výhody a nevýhody globálnych pozičných systémov:

výhody

  • Skvelý nástroj pre vojenských, civilných a komerčných používateľov
  • Autá bez vodiča, systémy sledovania vozidiel, navigačné systémy založené na GPS nám poskytujú postupné ťahovanie a smerovanie z jedného bodu do druhého
  • GPS má veľmi rýchlu rýchlosť sledovania objektu

nevýhody

  • Problémy s presnosťou v mestských oblastiach
  • Slabé signály (takže sa veľmi nepoužívajú vo vode, vo vnútorných alebo v hustej oblasti)

Chyby globálnych pozičných systémov

GPS zahŕňa satelity, prijímače, prenos signálu medzi satelitmi a prijímačmi. Chyby sa preto môžu vyskytnúť v ktoromkoľvek z vyššie uvedených troch subjektov.

  • Chyby v šírení signálu

Ako vieme, signály zo satelitov GPS, ktoré obiehajú okolo Zeme, sa musia dostať k prijímaču, a preto musia signály prechádzať zemskou atmosférou. Najprv signály prechádzajú ionosférou (najvyššia časť atmosféry), potom troposférou (najnižšia časť atmosféry). GPS signál je teda dvakrát ovplyvňovaný atmosférou, kvôli ktorej je v signáloch rozsah chýb od nuly do 30 metrov.

  • Satelitné chyby

Prvou chybou je chyba polohy satelitu. Pretože poloha satelitov je predpoveď vypočítaná z predchádzajúcich pozorovaní satelitov pomocou riadiacich staníc GPS, predpovede nemožno robiť s absolútnou presnosťou, predpovede sú nepresné.

Poloha satelitov obsiahnutá v „satelitnej správe“ teda nie je presná, v dôsledku čoho je vypočítaná poloha objektu niekedy nesprávna.

Po druhé, existujú chyby satelitných hodín. Pretože atómové hodiny používané v satelitoch nie sú dokonalé, meranie cestovného času, ktoré signály potrebujú na dosiahnutie prijímačov, a rozsah medzi satelitom a prijímačom je poškodený.

  • Chyby vyskytujúce sa na prijímači

Na konci prijímača alebo jeho antény sa vyskytujú štyri hlavné chyby:

1. Chyba hodín prijímača: Prijímač má tiež hodiny na porovnávanie s hodinami vo vnútri satelitu na meranie času cesty signálu. Tieto hodiny obsahujú chyby, ktoré sa nazývajú „chyby hodín prijímača“.

2. Hluk z merania : Závisí to od typu „pravítka“ použitého na meranie vzdialenosti. GPS signály majú 3 pravítka

  • Kód pre hrubé získanie (C / A)
  • P-code
  • Nosná fáza

Tieto pravítka umožňujú presnosť niekoľko metrov, niekoľko decimetrov a niekoľko milimetrov.

3. Viacnásobné chyby: Vyskytujú sa v dôsledku odrazu signálov budov alebo iných objektov, ktoré narúšajú priame signály vysielané satelitmi.

4. Chyby v pohybe antény: Vyskytujú sa v dôsledku pohybu elektrického referenčného bodu alebo fázového stredu antény, keď sa signály prijímajú z rôznych smerov.

Obmedzenia globálnych pozičných systémov

Nižšie sú uvedené niektoré obmedzenia systému GPS:

1. Príjem signálov

Pretože prijímač GPS vyžaduje nepretržitý príjem signálu z najmenej 4 satelitov GPS, ak sú v cestnej dráhe signálov voda, steny, zemina alebo iné prekážky, signály nemôžu tieto prekážky preniknúť. V takých prípadoch je viditeľnosť GPS satelitov GPS veľmi obmedzená. Rovnako ako v mestských oblastiach s veľkými mrakodrapmi, signály na dlhú dobu chýbajú.

2. Presnosť

Každý systém, ktorý zahŕňa meranie, má možnosť chýb. GPS sa nelíši od toho. Pretože v GPS je zapojených veľa meraní, existuje veľa možností nepresnosti pri poskytovaní presnej polohy objektu.

3. Integrita

Prijímač požaduje informácie zo satelitov, vysielajú signály známe ako „satelitné správy“ do prijímača obsahujúce kódované informácie o vzdialenosti satelitu od prijímača, pozíciách satelitov atď. Keď prijímač získa kombinované meranie zo 4 satelitov, je schopný ukázať svoju polohu. Ak je však poloha satelitu vypočítaná nesprávne alebo je nesprávny dosah, výsledkom je nesprávna poloha prijímača. Signály zapojené do týchto problémov sa označujú ako „chybné signály“. Tieto signály ovplyvňujú integritu miesta poskytnutého používateľovi. Užívateľ nevie o tom, či je pozícia správna alebo nie. Preto sa nesmierne odporúča monitorovať integritu údajov GPS.

záver

Možno konštatovať, že v závislosti na GPS je dobrý, ale vždy by ste mali vždy kontrolovať presnosť výsledkov GPS. Možno tiež pozorovať, že presnosť sa môže zvýšiť, ale na náklady. Napriek všetkým obmedzeniam a chybám je GPS stále najlepším systémom určovania polohy v súčasnosti.

Odporúčané články

Toto bol sprievodca globálnymi pozičnými systémami. Tu diskutujeme o zavedení, fungovaní, výhodách obmedzenia a nevýhodách systému GPS. Ak sa chcete dozvedieť viac, môžete si pozrieť aj nasledujúce články -

  1. Čo sú vstavané systémy?
  2. Čo je systémový dizajn?
  3. Aplikácie umelej inteligencie
  4. Čo je Spring Cloud?

Kategórie:

Vývoj softvéru