Надо Знать

добавить знаний



GPS



План:


Введение

Движение GPS спутников Земли, наша планета сама вращается. Заметьте, что в разное время число видимых спутников для определенной точки поверхности разная (для примера взят 45 с.ш.)

GPS, Система глобального позиционирования ( англ. Global Positioning System ) - Совокупность спутников, оснащенных радиочастотным приемо-передающим оборудованием и запущенных по заказу военного ведомства - Управление Обороны США, которые используются для определения местоположения объекта на поверхности Земли во время наведения ракет на цель и координации передвижения подразделений авиационного, морского и наземного базирования.

Военное ведомство США разрешило гражданским пользователям использование системы с меньшей точностью. Используя GPS-приемник, можно точно определить его позицию на поверхности Земли. На сегодня кроме приемников специального назначения выпускаются приборы, вмонтированные в наручные часы, мобильные телефоны, ручные радиостанции, с помощью которых можно ориентироваться на местности. Их используют альпинисты, спасатели, туристы.

GPS-приемник

1. Принцип действия

GPS приемник вычисляет собственное положение, измеряя время, когда был послан сигнал с GPS спутников. Каждый спутник постоянно посылает сообщение, в котором содержится информация о времени отправки сообщения, точку орбиты спутника, с которого было отправлено сообщение (ефемерис), и общее состояние системы и приблизительные данные орбит всех других спутников группировки системы GPS (альманах). Эти сигналы распространяются со скоростью света во вселенной, и с несколько меньшей скоростью через атмосферу. Приемник использует время получения сообщения для вычисления расстояния до спутника, исходя из которой, путем применения геометрических и тригонометрических уравнений вычисляется положение приемника [1]. Полученные координаты превращаются в более наглядную форму, такую ​​как широта и долгота, или положение на карте, и отображается пользователю.

Поскольку для вычисления положения необходимо знать время с высокой точностью, необходимо получать информацию из 4-х или более спутников для устранения необходимости в сверхточном часах. Иными словами, GPS приемник использует четыре параметра для вычисления четырех неизвестных: x, y, z и t.

В некоторых отдельных случаях может потребоваться меньшее количество спутников. Если заранее известна одна переменная (например, высота над уровнем моря лодки океане равна 0), приемник может вычислить положение используя данные с трех спутников. Также, на практике, приемники используют различную вспомогательную информацию для вычисления положения с меньшей точностью в условиях отсутствия четырех спутников.


2. Применение GPS.

Несмотря на то, что изначально проект GPS был направлен на военные цели, сегодня GPS все чаще используют в гражданских целях. GPS-приемники продают во многих магазинах, торгующих электроникой, их встраивают в мобильные телефоны, смартфоны, КПК и онбордеры. Потребителям также предлагаются различные устройства и программные продукты, позволяющие видеть свое местонахождение на электронной карте; имеющие возможность прокладывать маршруты с учетом дорожных знаков, разрешенных поворотов и даже пробок; искать на карте конкретные дома и улицы, достопримечательности, кафе, больницы , автозаправки и другие объекты инфраструктуры.

  • Геодезия : с помощью GPS определяются точные координаты точек и границы земельных участков
  • Картография : GPS используется в гражданской и военной картографии
  • Навигация : с применением GPS осуществляется как морская так и дорожная навигация
  • Спутниковый мониторинг транспорта: с помощью GPS ведется мониторинг за положением, скоростью автомобилей, контроль за их движением
  • Сотовая связь : первые мобильные телефоны с GPS появились в 90-х годах. В некоторых странах, например США это используется для оперативного определения местонахождения звонящего 911. В России в 2010 году начата реализация аналогичного проекта - Эра-ГЛОНАСС.
  • Тектоника, Тектоника плит: с помощью GPS ведутся наблюдения движений и колебаний плит
  • Активный отдых: есть разные игры, где применяется GPS, например, Геокешинг и др..
  • Геотегинг: информация, например фотографии "привязываются" к координатам благодаря встроенным или внешним GPS-приемникам

3. Точность

Обычная точность современных GPS-приемников в горизонтальной плоскости составляет примерно 10-12 метров при хорошей видимости спутников. На территории США и Канады являются станции WAAS, передающие поправки для дифференциального режима, что позволяет снизить погрешность до 1-2 метров на территории этих стран. При использовании сложных дифференциальных режимов, точность определения координат можно довести до 10 см.

4. Недостатки

Общим недостатком использования любой радионавигационной системы является то, что при определенных условиях сигнал может не доходить до приемника, или приходить со значительными искажениями или задержками. Например, практически невозможно определить свое точное местонахождение в глубине квартиры внутри железобетонного здания, в подвале или в тоннеле. Поскольку рабочая частота GPS лежит в дециметровом диапазоне радиоволн, уровень приема сигнала от спутников может серьезно ухудшиться под плотной листвой деревьев или из-за очень большой снег. Нормальному приему сигналов GPS могут помешать помехи от многих наземных радиоисточников, а также от магнитных бурь.

Невысокий наклон орбит GPS (примерно 55) серьезно ухудшает точность в приполярных районах Земли, так спутники GPS невысоко поднимаются над горизонтом.


код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам