Danes verjetno ni osebe, ki še ni slišala za GPS. Vendar pa vsi nimajo popolnega razumevanja, kaj je. V članku bomo poskušali ugotoviti, kaj je globalni sistem pozicioniranja, iz česa je sestavljen in kako deluje.
Zgodovina
Navigacijski sistem GPS je del kompleksa Navstar, ki ga je razvilo in upravlja ministrstvo za obrambo ZDA. Projekt kompleksa se je začel izvajati leta 1973. In že v začetku leta 1978 so ga po uspešnih testiranjih dali v obratovanje. Do leta 1993 je bilo okoli Zemlje izstreljenih 24 satelitov, ki so popolnoma prekrili površino našega planeta. Civilni del vojaškega omrežja Navstar je postal znan kot GPS, kar pomeni Global Positioning System ("globalni sistem za določanje položaja").
Njeno osnovo sestavljajo sateliti, ki se gibljejo v šestih krožnih orbitah. Široke so le meter in pol, dolge pa nekaj več kot pet metrov. Teža v tem primeru je približno osemsto štirideset kilogramov. Vsi zagotavljajo popolno zmogljivost kjer koli na našem planetu.
Sledenje se izvaja z glavne kontrolne postaje, ki se nahaja v zvezni državi Kolorado. Tu je letalska baza Schriver - petdeseta vesoljska sila.
Na Zemlji je več kot deset sledilnih postaj. Najdemo jih na otoku Ascension Island, Havajih, Kwajaleinu, Diego Garcia, Colorado Springsu, Cape Canaveralu in drugih krajih, katerih število vsako leto narašča. Vse informacije, prejete od njih, se obdelujejo na glavni postaji. Posodobljeni podatki se naložijo vsakih štiriindvajset ur.
Ta globalni sistem za določanje položaja je satelitski sistem, ki ga upravlja Ministrstvo za obrambo ZDA. Deluje v vsakem vremenu in nenehno prenaša informacije.
Načelo delovanja
Globalni sistemi za določanje položaja GPS delujejo na podlagi naslednjih komponent:
- satelitska trilateracija;
- satelitski rang;
- točna časovna referenca;
- lokacija;
- popravek.
Oglejmo si jih podrobneje.
Trilateracija je izračun razdalje podatkov treh satelitov, zahvaljujoč kateremu je mogoče izračunati lokacijo določene točke.
Razpon pomeni razdaljo do satelitov, izračunano s časom, v katerem radijski signal potuje od njih do sprejemnika, ob upoštevanju svetlobne hitrosti. Za določitev časa se ustvari psevdonaključna koda, zahvaljujoč kateri lahko sprejemnik kadar koli popravi zamudo.
Naslednja slika označuje neposrednoodvisno od točnosti ure. Sateliti imajo atomske ure, ki so natančne do ene nanosekunde. Vendar se zaradi visoke cene ne uporabljajo povsod.
Sateliti se nahajajo na višini več kot dvajset tisoč kilometrov od Zemlje, točno toliko, kolikor je potrebno za stabilno gibanje v orbiti in zoženje atmosferskega upora.
Med delovanjem globalnega sistema pozicioniranja v svetu nastajajo napake, ki jih je težko odpraviti. To je posledica prehoda signala skozi troposfero in ionosfero, kjer se hitrost zmanjša, kar vodi do napak pri meritvah.
Komponente sistema za preslikavo
Obstaja veliko izdelkov globalnega sistema pozicioniranja in aplikacij za kartiranje GIS. Zahvaljujoč njim se geografski podatki hitro oblikujejo in posodabljajo. Sestavni deli teh izdelkov so GPS sprejemniki, programska oprema in naprave za shranjevanje podatkov.
Sprejemniki lahko delajo izračune s frekvenco manj kot sekundo in natančnostjo od desetin centimetrov do petih metrov, pri čemer delujejo v diferencialnem načinu. Med seboj se razlikujejo po velikosti, kapaciteti pomnilnika in številu sledilnih kanalov.
Medtem ko oseba stoji na enem mestu ali se premika, sprejemnik sprejema signale od satelitov in naredi izračun svoje lokacije. Rezultati v obliki koordinat so prikazani na zaslonu.
Krmilniki so prenosni računalniki, ki izvajajo programsko opremo, potrebno za zbiranje podatkov. Programska oprema nadzoruje nastavitve sprejemnika. Pogoni imajorazlične dimenzije in vrste zapisovanja podatkov.
Vsak sistem je opremljen s programsko opremo. Ko naložite podatke iz pogona v računalnik, program poveča natančnost podatkov s posebno metodo obdelave, imenovano "diferencialna korekcija". Programska oprema vizualizira podatke. Nekatere od njih je mogoče urejati ročno, druge natisniti itd.
GPS globalno pozicioniranje – sistemi, ki pomagajo zbirati informacije za vnos v baze podatkov, programska oprema pa jih izvozi v programe GIS.
popravek diferenciala
Ta metoda bistveno izboljša natančnost zbranih podatkov. V tem primeru se eden od sprejemnikov nahaja na točki z določenimi koordinatami, drugi pa zbira informacije, kjer niso znane.
Diferencialni popravek se izvaja na dva načina.
- Prvi je diferencialni popravek v realnem času, kjer napake vsakega satelita izračuna in poroča glavna postaja. Posodobljene podatke prejme rover, ki prikaže popravljene podatke.
- Drugi - diferencialni popravek pri naknadni obdelavi - se zgodi, ko glavna postaja popravke zapiše neposredno v datoteko v računalniku. Izvirna datoteka se obdela skupaj s posodobljeno, nato pa dobimo diferencialno popravljeno.
Sistemi za kartiranje Trimble lahko uporabljajo obe metodi. Torej, če je način v realnem času prekinjen, ga lahko še naprej uporabljate pri naknadni obdelavi.
Prijava
GPSuporabljajo na različnih področjih. Na primer, sistemi za globalno pozicioniranje se pogosto uporabljajo v industriji naravnih virov, kjer jih geologi, biologi, gozdarji in geografi uporabljajo za beleženje položajev in dodatnih informacij. Je tudi območje infrastrukture in urbanega razvoja, kjer se nadzorujejo prometni tokovi in komunalni sistem.
GPS-sistemi globalnega pozicioniranja se pogosto uporabljajo tudi v kmetijstvu, ki opisujejo na primer značilnosti polj. V družboslovju jih zgodovinarji in arheologi uporabljajo za navigacijo in beleženje zgodovinskih krajev.
Obseg sistemov za kartiranje GPS ni omejen na to. Uporabljajo se lahko v kateri koli drugi aplikaciji, kjer so potrebne natančne koordinate, čas in druge informacije.
GPS sprejemnik
To je radijski sprejemnik, ki določa položaj antene na podlagi informacij o časovnih zakasnitvah radijskih signalov s satelitov Navstar.
Meritve se oblikujejo z natančnostjo od tri do pet metrov, če je signal iz zemeljske postaje - do enega milimetra. GPS navigatorji komercialnega tipa na starih vzorcih imajo natančnost sto petdeset metrov, na novih pa do tri metre.
Izdelani so na podlagi sprejemnikov, GPS zapisovalnikov, GPS sledilcev in GPS navigatorjev.
Oprema je lahko po meri ali profesionalna. Drugičrazlikuje po kakovosti, načinih delovanja, frekvencah, navigacijskih sistemih in ceni.
Sprejemniki po meri lahko sporočajo natančne koordinate, čas, nadmorsko višino, smer, ki jo določi uporabnik, trenutno hitrost, informacije o cesti. Informacije se prikažejo na telefonu ali računalniku, na katerega je naprava povezana.
GPS navigatorji: zemljevidi
Zemljevidi izboljšujejo kakovost navigatorja. Na voljo so v vektorskih in rastrskih vrstah.
Vektorske različice hranijo podatke o predmetih, koordinatah in drugih informacijah. Lahko prikazujejo naravni teren in številne objekte, kot so hoteli, bencinske črpalke, restavracije itd., saj ne vsebujejo slik, zavzamejo manj prostora in delujejo hitreje.
Rastrske vrste so najpreprostejše. Predstavljajo podobo območja v geografskih koordinatah. Lahko posnamete satelitsko fotografijo ali zemljevid na papirju - skenirate.
Trenutno obstajajo navigacijski sistemi, ki jih lahko uporabnik dopolni s svojimi predmeti.
GPS sledilniki
Takšen radijski sprejemnik sprejema in prenaša podatke za nadzor in sledenje premikov različnih predmetov, na katere je pritrjen. Vključuje sprejemnik, ki določa koordinate, in oddajnik, ki jih pošlje uporabniku, ki se nahaja na daljavo.
GPS sledilniki prihajajo:
- osebno, uporabljeno posamezno;
- avtomobil, povezan z vgrajenim vozilomsamodejna omrežja.
Uporabljajo se za določanje lokacije različnih predmetov (ljudi, vozila, živali, blago itd.).
Te naprave je mogoče uporabiti za zatiranje signalov, ki tvorijo motnje na frekvencah, kjer deluje sledilnik.
GPS-logger
Ti radijski sprejemniki lahko delujejo v dveh načinih:
- običajni GPS sprejemnik;
- logger, beleži informacije o prehojeni poti.
Lahko so:
- prenosni, opremljen z majhno baterijo za ponovno polnjenje;
- avtomobil, ki ga poganja vgrajeno omrežje.
V sodobnih modelih lesarjev je mogoče zabeležiti do dvesto tisoč točk. Priporočamo tudi, da označite vse točke na svoji poti.
Naprave se aktivno uporabljajo v turizmu, športu, sledenju, kartografiji, geodeziji in tako naprej.
Globalno pozicioniranje danes
Na podlagi predloženih informacij je mogoče sklepati, da se takšni sistemi že uporabljajo povsod, obseg pa je ponavadi še bolj razširjen.
Globalno pozicioniranje pokriva potrošniški sektor. Zaradi uporabe najnovejših tehničnih inovacij je sistem eden najbolj iskanih v tem tržnem segmentu.
Poleg GPS se v Rusiji razvija GLONASS, v Evropi pa Galileo.
Globalno pozicioniranje hkrati ni brez pomanjkljivosti. Na primer, v stanovanju armiranobetonske stavbe, v predoru ali kleti, določite natančno lokacijonemogoče. Magnetne nevihte in radijski viri na tleh lahko motijo normalen sprejem. Navigacijski zemljevidi hitro zastarijo.
Največja pomanjkljivost je, da je sistem popolnoma odvisen od ameriškega ministrstva za obrambo, ki lahko kadarkoli na primer vklopi interferenco ali pa povsem izklopi civilni del. Zato je tako pomembno, da se poleg globalnega sistema za določanje položaja razvijata še GPS in GLONASS ter Galileo.
