Úvod do globálních pozičních systémů
Už jste někdy ztratili peněženku a nemohli jste ji najít nebo o svých věcech, které jste zmeškali a nemohli jste sledovat? To je místo, kde globální poziční systémy mohou vyjít k vašemu útěku a učinit z vás radost. Dnes je GPS termín, který nevyžaduje mnoho úvodů. GPS je obrovskou součástí našeho každodenního života, od hledání po cestování, od lokalizace po dosažení a od hledání po sledování a připojení. Od svého založení v roce 1973 ve Spojených státech americkým ministerstvem obrany si GPS již vybudovalo významné místo v lidstvu a nepochybně prokázalo svůj význam pro každého z nás.
GPS, jak již název napovídá, Global Positioning System, vypráví polohu jakéhokoli objektu globálně, tj. Vzhledem k celé této planetě, planetě Zemi pomocí satelitního navigačního systému, ve kterém se používá celá řada satelitů, které se točí kolem Země. najděte objekt. Umožní vám zjistit, kde se konkrétní objekt právě nachází nebo byl v minulosti umístěn, jeho rychlost v čase, celý den, bez ohledu na povětrnostní podmínky, kdekoli na světě.
Původně byl vyvinut pro použití vojenskými službami Spojených států a byl veřejně dostupný za velmi nízké náklady. Dnes jsou přijímače GPS připojeny ke všem typům komerčních produktů, jako jsou mobilní telefony, chytré telefony, hodinky, automobily, kola atd. Ve skutečnosti byl GPS vyroben tak levně, že jej můžete použít pro jakýkoli drobný objekt, který jej sleduje.
Práce s globálními polohovacími systémy (GPS)
GPS používá matematický princip „trilaterace“ k určení polohy objektu a jedná se o systém více než 30 satelitů obíhajících kolem Země.
Subjekty zapojené do fungování GPS jsou:
- Satelity (vesmírný segment)
- Řídicí systém (provozovaný americkou armádou)
- Signály
- Přijímače signálu (segment uživatelů - civilní a vojenští uživatelé se svými GPS zařízeními s anténou)
- Poloha satelitů je známa ze signálů, které vysílají přijímači.
- Tyto signály jsou přijímány přijímači připojenými v objektech, které mají být umístěny.
- Důležitým bodem je, že k získání přesné polohy přijímače na Zemi je zapotřebí minimálně 4 satelity.
- K určení místa se používají 3 satelity.
- 4. satelit se používá k potvrzení cílové polohy satelitů.
- Přijímač GPS přijímá informace ze satelitu a používá metodu triangulace k určení přesné polohy uživatele.
Výhody a nevýhody GPS
Níže jsou uvedeny výhody a nevýhody globálních pozičních systémů:
Výhody
- Skvělý nástroj pro vojenské, civilní a komerční uživatele
- Auta bez řidiče, sledovací systémy vozidel, navigační systémy založené na GPS nám poskytují postupné odbočení a směrování z bodu do bodu
- GPS má velmi rychlou rychlost sledování objektu
Nevýhody
- Problémy s přesností v městských oblastech
- Slabé signály (takže se příliš nepoužívají ve vodě, vnitřních nebo hustých oblastech)
Chyby globálních pozičních systémů
GPS zahrnuje satelity, přijímače, přenos signálu mezi satelity a přijímači. K chybám tedy může dojít v kterémkoli z výše uvedených tří entit.
-
Chyby v šíření signálu
Jak víme, signály ze satelitů GPS, které obíhají kolem Země, musí dosáhnout přijímače, a proto musí signály procházet zemskou atmosférou. Nejprve signály procházejí ionosférou (nejvyšší část atmosféry), poté troposférou (nejnižší část atmosféry). Signál GPS je tedy dvakrát ovlivňován atmosférou, díky níž je v signálech rozsah chyb od nuly do 30 metrů.
-
Chyby satelitu
První chyba je chyba polohy satelitu. Protože poloha satelitů je predikce vypočítaná z předchozích pozorování satelitů řídicími stanicemi GPS, nelze předpovědi provádět s absolutní přesností, předpovědi jsou nepřesné.
Poloha satelitů obsažená ve „satelitní zprávě“ tedy není přesná, díky čemuž je vypočtená poloha objektu někdy nesprávná.
Za druhé, existují chyby satelitních hodin. Protože atomové hodiny používané v satelitech nejsou dokonalé, měření času cesty, které signály potřebují k dosažení přijímačů, a rozsah mezi satelitem a přijímačem je poškozen.
-
Chyby vyskytující se na přijímači
Na konci přijímače nebo jeho antény se vyskytují čtyři hlavní chyby:
1. Chyba hodin přijímače: Přijímač má také hodiny pro porovnání s hodinami uvnitř satelitu pro měření doby cestování signálu. Tyto hodiny obsahují chyby, které se nazývají „chyby hodin přijímače“.
2. Hluk měření : Závisí to na typu „pravítka“ použitého pro měření vzdálenosti. GPS signály mají 3 pravítka
- Kód hrubého získání (C / A)
- P-kód
- Nosná fáze
Tato pravítka umožňují přesnost několika metrů, několika decimetrů a několika milimetrů.
3. Vícecestné chyby: K těmto problémům dochází v důsledku odrazů signálů budov nebo jiných objektů, které ruší přímé signály vysílané satelity.
4. Chyby v pohybu antény: K nim dochází v důsledku pohybu elektrického referenčního bodu nebo fázového středu antény, zatímco signály jsou přijímány z různých směrů.
Omezení globálních pozičních systémů
Níže jsou uvedena některá omezení GPS:
1. Příjem signálů
Protože přijímač GPS vyžaduje nepřetržitý příjem signálu z alespoň 4 satelitů GPS, pokud jsou v cestě cesty signálů voda, stěny, zemina nebo jiné překážky, signály nemohou tyto překážky proniknout. V takových případech je viditelnost satelitů GPS velmi omezená. Stejně jako v městských oblastech s velkými mrakodrapy, signály chybí po dlouhou dobu.
2. Přesnost
Každý systém, který zahrnuje měření, má možnost chyb. GPS se neliší. Protože se v GPS podílí mnoho měření, existuje mnoho možností nepřesnosti při určování přesné polohy objektu.
3. Integrita
Přijímač požaduje informace od satelitů, vysílá signály známé jako „satelitní zprávy“ do přijímače obsahující kódované informace o vzdálenosti satelitu od přijímače, pozicích satelitů atd. Když přijímač získá kombinované měření ze 4 satelitů, je schopen ukázat jeho umístění. Pokud je však poloha satelitu vypočítána nesprávně nebo je nesprávný dosah, výsledkem je nesprávná poloha přijímače. Signály zapojené do těchto problémů jsou označovány jako „vadné signály“. Tyto signály ovlivňují integritu místa poskytovaného uživateli. Uživatel si není vědom skutečnosti, zda je pozice správná nebo ne. Proto se nesmírně doporučuje sledovat integritu GPS dat.
Závěr
Dá se dojít k závěru, že v závislosti na GPS je dobrý, ale jeden by měl vždy kontrolovat přesnost výsledků GPS. Lze také pozorovat, že přesnost může být zvýšena, ale za cenu. Přes všechna omezení a chyby je GPS stále nejlepším systémem určování polohy dnes.
Doporučené články
Toto byl průvodce globálními pozičními systémy. Zde diskutujeme zavedení, fungování, výhody omezení a nevýhody GPS. Další informace naleznete také v následujících článcích -
- Co jsou vestavěné systémy?
- Co je systémový design?
- Aplikace umělé inteligence
- Co je Spring Cloud?