Sissejuhatus globaalsetesse positsioneerimissüsteemidesse

Kas olete kunagi kaotanud oma rahakoti ega leidnud seda ega mõnda teie asja, mille olete vahele jätnud ja mida te ei suutnud jälgida? See on koht, kus globaalsed positsioneerimissüsteemid võivad teie põgenemisel välja tulla ja teid rõõmustama. Tänapäeval on GPS termin, mis ei vaja palju tutvustamist. GPS on olnud tohutu osa meie igapäevasest elust alates otsimisest kuni reisimiseni, asukoha leidmiseni kuni jõudmiseni ning leidmisest kuni jälgimise ja ühendamiseni. Alates GPSi loomisest 1973. aastal USA-s USA kaitseministeeriumi poolt on GPS juba saavutanud oma märkimisväärse koha inimkonnas ja on kahtlemata tõestanud selle olulisust meie kõigi jaoks.

GPS, nagu nimigi ütleb, näitab globaalne positsioneerimissüsteem (GPS) kõigi objektide asukohta globaalselt, st kogu selle planeedi, planeedi Maa suhtes satelliitnavigatsioonisüsteemi abil, milles on harjunud arvukalt Maa ümber tiirlevaid satelliite objekti leidmine. See annab teile teada, kus konkreetne objekt täpselt asub või asus minevikus, selle kiirust korraga, terve päeva, sõltumata ilmastikuoludest, ükskõik kus maailmas.

Algselt USA sõjaväe jaoks välja töötatud versioon tehti üldsusele kättesaadavaks väga madalate kuludega. Tänapäeval on GPS-vastuvõtjad ühendatud igat tüüpi kommertstoodetega nagu mobiiltelefonid, nutitelefonid, kellad, autod, jalgrattad jne. Tegelikult on GPS tehtud nii odavaks, et saate selle jälgimiseks kasutada ükskõik millise pisikese objekti jaoks.

Globaalsete positsioneerimissüsteemide (GPS) töö

GPS kasutab objekti asukoha määramiseks matemaatilist “trilateratsiooni” põhimõtet. See on süsteem, mis koosneb enam kui 30 Maa tiirlevast satelliidist.

GPS-i töös osalevad üksused:

  1. Satelliidid (kosmosesegment)
  2. Juhtimissüsteem (haldab USA sõjavägi)
  3. Signaalid
  4. Signaalivastuvõtjad (kasutaja segment - tsiviil- ja sõjaväe kasutajad antenniga GPS-seadmetega)
  • Satelliitide asukoht on teada signaalidest, mida nad vastuvõtjale edastavad.
  • Neid signaale võtavad vastu vastuvõtjad, mis on ühendatud objektidega, mis asuvad.
  • Oluline on siinkohal see, et vastuvõtja täpse asukoha Maa peal saamiseks on vaja vähemalt 4 satelliiti.
  • Asukoha jälgimiseks kasutatakse 3 satelliiti.
  • Neljandat satelliiti kasutatakse satelliitide sihtkoha kinnitamiseks.
  • GPS-vastuvõtja võtab teavet satelliidilt ja kasutab kasutaja täpse asukoha määramiseks triangulatsioonimeetodit.

GPS-i eelised ja puudused

Allpool on toodud globaalsete positsioneerimissüsteemide eelised ja puudused:

Eelised

  • Suurepärane tööriist sõjaväe-, tsiviil- ja äritarbijatele
  • Juhita autod, sõidukite jälgimissüsteemid, GPS-põhised navigatsioonisüsteemid pakuvad meile pöördepunktist suunajuhiseid
  • GPS-il on objekti jälgimise kiirus väga kiire

Puudused

  • Täpsusprobleemid linnapiirkondades
  • Nõrgad signaalid (nii ei kasutata seda eriti vees, siseruumides ega tihedates kohtades)

Globaalsete positsioneerimissüsteemide vead

GPS hõlmab satelliite, vastuvõtjaid, signaalide edastamist satelliitide ja vastuvõtjate vahel. Nii et vigu võib esineda mis tahes ülalnimetatud kolmest üksusest.

  • Vead signaali levimisel

Nagu me teame, Maa peal tiirlevate GPS-satelliitide signaalid peavad jõudma vastuvõtjani ja selleks peavad signaalid liikuma läbi Maa atmosfääri. Esiteks lähevad signaalid läbi ionosfääri (atmosfääri ülaosa), seejärel läbi troposfääri (atmosfääri madalaim osa). Seega mõjutab atmosfäär GPS-signaali kaks korda, mille tõttu signaalides on vahemik nullist kuni 30 meetrini.

  • Satelliidi vead

Esimene viga on satelliidi asukoha viga. Kuna satelliitide asukoht on ennustus, mis on arvutatud GPS-i juhtimisjaamade eelnevate satelliitide vaatluste põhjal, ei saa prognoose absoluutse täpsusega teha, ennustused on ebatäpsed.

Seega ei ole „satelliiditeates” sisalduvate satelliitide asukohad täpsed, mistõttu objekti arvutatud asukoht on mõnikord vale.

Teiseks on satelliidi kella vead. Kuna satelliitides kasutatavad aatomkellad pole täiuslikud, on signaalide vastuvõtjani jõudmiseks kulunud aja mõõtmine ning satelliidi ja vastuvõtja vaheline kaugus rikutud.

  • Vastuvõtjas esinevad vead

Vastuvõtja otsas või selle antennis ilmnevad neli peamist viga:

1. Vastuvõtja kella viga: Vastuvõtjal on ka kell satelliidi sees oleva kella võrdlemiseks, et mõõta signaali läbimise aega. Sellel kellal on vigu, mida nimetatakse vastuvõtja kella tõrgeteks.

2. Mõõtmismüra : See sõltub vahemiku mõõtmiseks kasutatava joonlaua tüübist. GPS-signaalidel on 3 joonlauda

  • Jämeda omandamise (C / A) kood
  • P-kood
  • Kandja faas

Need joonlauad võimaldavad mõne meetri, mõne detsimeetri ja mõne millimeetri täpsust.

3. Mitme tee vead: Need tekivad hoonete või muude objektide signaalide peegeldumise tõttu, mis segavad satelliitide poolt edastatud otseseid signaale.

4. Antenni liikumisvead: need tekivad antenni elektrilise võrdluspunkti või faasikeskme liikumise tõttu signaalide vastuvõtmisel eri suundadest.

Globaalsete positsioneerimissüsteemide piirangud

Allpool on toodud mõned GPS-i piirangud:

1. Signaalide vastuvõtt

Kuna GPS-vastuvõtja nõuab pidevat signaali vastuvõtmist vähemalt neljalt GPS-satelliidilt, kui signaalide teekonnal on vesi, seinad, pinnas või muud takistused, siis signaalid ei pääse nendest takistustest. Sellistel juhtudel on GPS-satelliitide GPS-i nähtavus väga piiratud. Sarnaselt tohutute pilvelõhkujatega linnapiirkondadele puuduvad signaalid pikka aega.

2. Täpsus

Igal süsteemil, mis hõlmab mõõtmist, on vigu. GPS ei erine sellest. Kuna GPS hõlmab palju mõõtmisi, on objekti täpse asukoha määramisel palju ebatäpsusi.

3. Terviklikkus

Vastuvõtja küsib satelliitidelt teavet, nad saadavad vastuvõtjale signaale, mida nimetatakse „satelliidisõnumiteks” ja mis sisaldavad kodeeritud teavet satelliidi kaugusest vastuvõtjast, satelliitide asukohtadest jne. Kui vastuvõtja saab 4 satelliidilt kombineeritud mõõtmise, on see võimeline et näidata selle asukohta. Kuid kui satelliidi positsioon arvutatakse valesti või vahemik on vale, põhjustab see vastuvõtja vale positsiooni. Selliste probleemidega seotud signaale nimetatakse vigasteks signaalideks. Need signaalid mõjutavad kasutajale pakutava asukoha terviklikkust. Kasutaja ei tea, kas positsioon on õige või mitte. Seega on tungivalt soovitatav jälgida GPS-andmete terviklikkust.

Järeldus

Võib järeldada, et sõltuvalt GPS-ist on hea, kuid alati tuleks kontrollida GPS-i tulemuste täpsust. Samuti võib täheldada, et täpsust saab suurendada, kuid kuludega. Vaatamata kõigile piirangutele ja vigadele on GPS tänapäeval endiselt parim positsioneerimissüsteem.

Soovitatavad artiklid

See on olnud juhend globaalsete positsioneerimissüsteemide jaoks. Siin käsitleme GPS-i tutvustamist, töötamist, piirangute eeliseid ja puudusi. Võite lisateabe saamiseks vaadata ka järgmisi artikleid -

  1. Mis on manustatud süsteemid?
  2. Mis on süsteemidisain?
  3. Tehisintellekti rakendused
  4. Mis on kevadpilv?

Kategooria:

Tarkvaraarendus