Astăzi, probabil, nu există nicio persoană care să nu fi auzit de GPS. Cu toate acestea, nu toată lumea are o înțelegere completă a ceea ce este. În articol vom încerca să ne dăm seama ce este sistemul de poziționare globală, în ce constă și cum funcționează.
Istorie
Sistemul de navigație GPS face parte din complexul Navstar, dezvoltat și operat de Departamentul Apărării al SUA. Proiectul complexului a început să fie implementat în 1973. Și deja la începutul anului 1978, după teste cu succes, l-au pus în funcțiune. Până în 1993, 24 de sateliți au fost lansati în jurul Pământului, acoperind complet suprafața planetei noastre. Partea civilă a rețelei militare Navstar a devenit cunoscută sub numele de GPS, care înseamnă Global Positioning System („sistem de poziționare globală”).
Baza sa este formată din sateliți care se mișcă pe șase orbite circulare. Au doar un metru și jumătate lățime și puțin mai mult de cinci metri lungime. Greutatea în acest caz este de aproximativ opt sute patruzeci de kilograme. Toate oferă performanță deplină oriunde pe planeta noastră.
Urmărirea se efectuează de la stația principală de control, situată în statul Colorado. Există baza forțelor aeriene Schriver - a cincizecea forță spațială.
Există peste zece stații de urmărire pe Pământ. Se găsesc pe Insula Ascension, Hawaii, Kwajalein, Diego Garcia, Colorado Springs, Cape Canaveral și în alte locuri, numărul cărora crește în fiecare an. Toate informațiile primite de la aceștia sunt procesate la stația principală. Datele actualizate sunt încărcate la fiecare douăzeci și patru de ore.
Această poziționare globală este un sistem prin satelit operat de Departamentul Apărării al SUA. Funcționează în orice vreme și transmite în mod constant informații.
Principiul de funcționare
Sistemele de poziționare globală GPS funcționează pe baza următoarelor componente:
- trilateration prin satelit;
- sateliți;
- referință de timp exactă;
- locație;
- corecție.
Să le aruncăm o privire mai atentă.
Trilaterația este calculul distanței datelor a trei sateliți, datorită căruia este posibil să se calculeze locația unui anumit punct.
Ranging înseamnă distanța până la sateliți, calculată în funcție de timpul necesar semnalului radio pentru a parcurge de la aceștia la receptor, ținând cont de viteza luminii. Pentru a determina ora, este generat un cod pseudo-aleatoriu, datorită căruia receptorul poate remedia întârzierea în orice moment.
Următoarea cifră indică o directăîn funcţie de precizia ceasului. Sateliții au ceasuri atomice care sunt precise cu o nanosecundă. Cu toate acestea, din cauza costului lor ridicat, acestea nu sunt folosite peste tot.
Sateliții sunt localizați la o altitudine de peste douăzeci de mii de kilometri de Pământ, exact atât cât este necesar pentru o mișcare stabilă pe orbită și îngustarea rezistenței atmosferice.
În timpul funcționării sistemului de poziționare globală în lume se comit erori greu de eliminat. Acest lucru se datorează trecerii semnalului prin troposferă și ionosferă, unde viteza scade, ceea ce duce la erori de măsurare.
Componentele unui sistem de cartografiere
Există multe produse de sistem de poziționare globală și aplicații de cartografiere GIS. Datorită acestora, datele geografice sunt rapid formate și actualizate. Componentele acestor produse sunt receptoare GPS, software și dispozitive de stocare a datelor.
Receptoarele sunt capabile să facă calcule cu o frecvență mai mică de o secundă și o precizie de la zeci de centimetri până la cinci metri, funcționând în modul diferențial. Ele diferă unele de altele prin dimensiune, capacitatea de memorie și numărul de canale de urmărire.
În timp ce o persoană stă într-un loc sau se mișcă, receptorul primește semnale de la sateliți și face un calcul despre locația sa. Rezultatele sub formă de coordonate sunt afișate pe afișaj.
Controllerele sunt computere portabile care rulează software-ul necesar pentru colectarea datelor. Software-ul controlează setările receptorului. Drive-urile audiferite dimensiuni și tipuri de înregistrare a datelor.
Fiecare sistem este echipat cu software. După ce încărcați informații de pe unitate pe computer, programul crește acuratețea datelor folosind o metodă specială de procesare numită „corecție diferențială”. Software-ul vizualizează datele. Unele dintre ele pot fi editate manual, altele pot fi tipărite și așa mai departe.
Poziționare globală GPS - sisteme care ajută la colectarea de informații pentru introducerea în baze de date, iar software-ul le exportă în programe GIS.
Corectare diferențială
Această metodă îmbunătățește semnificativ acuratețea datelor colectate. În acest caz, unul dintre receptori este situat într-un punct cu anumite coordonate, iar celăl alt colectează informații de unde sunt necunoscute.
Corectarea diferențială este implementată în două moduri.
- Prima este corecția diferențială în timp real, unde erorile fiecărui satelit sunt calculate și raportate de stația principală. Datele actualizate sunt primite de rover, care afișează datele corectate.
- A doua - corecția diferențială în post-procesare - are loc atunci când stația principală scrie corecții direct într-un fișier din computer. Fișierul original este procesat împreună cu cel actualizat, apoi se obține unul corectat diferențial.
Sistemele de cartografiere Trimble sunt capabile să utilizeze ambele metode. Astfel, dacă modul în timp real este întrerupt, atunci rămâne posibil să îl utilizați în post-procesare.
Aplicație
GPSaplicate în diferite domenii. De exemplu, sistemele de poziționare globală sunt utilizate pe scară largă în industria resurselor naturale, unde geologii, biologii, pădurarii și geografii le folosesc pentru a înregistra poziții și informații suplimentare. Este, de asemenea, o zonă de infrastructură și dezvoltare urbană în care fluxurile de trafic și sistemul de utilități sunt controlate.
GPS-sistemele de poziționare globală sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă în agricultură, descriind, de exemplu, caracteristicile câmpurilor. În științele sociale, istoricii și arheologii le folosesc pentru a naviga și a înregistra situri istorice.
Domeniul de aplicare al sistemelor de cartografiere GPS nu se limitează la aceasta. Acestea pot fi folosite în orice altă aplicație în care sunt necesare coordonate precise, timp și alte informații.
Receptor GPS
Acesta este un receptor radio care determină poziția antenei pe baza informațiilor despre întârzierile semnalelor radio de la sateliții Navstar.
Măsurătorile se fac cu o precizie de trei până la cinci metri, iar dacă există un semnal de la o stație de la sol - până la un milimetru. Navigatoarele GPS de tip comercial pe mostre vechi au o precizie de o sută cincizeci de metri, iar pe cele noi - până la trei metri.
Pe baza receptoarelor, sunt realizate dispozitive de înregistrare GPS, trackere GPS și navigatoare GPS.
Echipamentul poate fi personalizat sau profesional. Al doileadiferă în calitate, moduri de operare, frecvențe, sisteme de navigație și preț.
Receptoarele personalizate sunt capabile să raporteze coordonate precise, ora, altitudinea, direcția specificată de utilizator, viteza curentă, informații despre drum. Informațiile sunt afișate pe telefonul sau computerul la care este conectat dispozitivul.
Navigatoare GPS: hărți
Hărțile îmbunătățesc calitatea navigatorului. Sunt disponibile în tipuri de vector și raster.
Variantele vectoriale stochează date despre obiecte, coordonate și alte informații. Acestea pot prezenta teren natural și multe obiecte precum hoteluri, benzinării, restaurante etc., deoarece nu conțin imagini, ocupă mai puțin spațiu și funcționează mai rapid.
Tipurile raster sunt cele mai simple. Ele reprezintă o imagine a zonei în coordonate geografice. Se poate face o fotografie prin satelit sau se poate scana o hartă tip hârtie.
În prezent, există sisteme de navigație pe care utilizatorul le poate completa cu obiectele sale.
trackere GPS
Un astfel de receptor radio primește și transmite date pentru a controla și urmări mișcările diferitelor obiecte la care este atașat. Include un receptor care determină coordonatele și un transmițător care le trimite unui utilizator aflat la distanță.
trackere GPS vin în:
- personal, folosit individual;
- automobil, conectat la bordrețele auto.
Sunt folosite pentru a determina locația diferitelor obiecte (oameni, vehicule, animale, bunuri și așa mai departe).
Aceste dispozitive pot fi folosite pentru a suprima semnalele care formează interferențe pe frecvențele în care funcționează trackerul.
GPS-logger
Aceste aparate de radio pot funcționa în două moduri:
- receptor GPS obișnuit;
- logger, înregistrând informații despre calea parcursă.
Acestea pot fi:
- portabil, echipat cu o baterie reîncărcabilă de dimensiuni mici;
- autoturism, alimentat de rețeaua de bord.
În modelele moderne de logger este posibil să se înregistreze până la două sute de mii de puncte. De asemenea, se recomandă să marcați orice puncte pe drum.
Dispozitivele sunt utilizate în mod activ în turism, sport, urmărire, cartografie, geodezie și așa mai departe.
Poziționare globală astăzi
Pe baza informațiilor furnizate, se poate concluziona că astfel de sisteme sunt deja folosite peste tot, iar domeniul de aplicare tinde să fie și mai răspândit.
Poziționarea globală acoperă sectorul de consum. Utilizarea celor mai recente inovații tehnice face ca sistemul să fie unul dintre cele mai căutate pe acest segment de piață.
Împreună cu GPS, GLONASS este dezvoltat în Rusia, iar Galileo în Europa.
În același timp, poziționarea globală nu este lipsită de dezavantaje. De exemplu, într-un apartament al unei clădiri din beton armat, într-un tunel sau subsol, determinați locația exactăimposibil. Furtunile magnetice și sursele radio de la sol pot interfera cu recepția normală. Hărțile de navigație devin rapid învechite.
Cel mai mare dezavantaj este că sistemul este complet dependent de Departamentul Apărării al SUA, care în orice moment poate, de exemplu, să activeze interferența sau să dezactiveze complet partea civilă. Prin urmare, este atât de important că, pe lângă sistemul de poziționare globală, GPS și GLONASS, și Galileo se dezvoltă, de asemenea.
