Wprowadzenie do globalnych systemów pozycjonowania

Czy kiedykolwiek zgubiłeś portfel i nie mogłeś go znaleźć ani któregoś z rzeczy, które przegapiłeś i których nie udało Ci się wyśledzić? To tutaj globalne systemy pozycjonowania mogą wyjść z twojej ucieczki i sprawić, że będziesz kibicować. Dzisiaj GPS to termin, który nie wymaga zbytniego przedstawiania. GPS to ogromna część naszego codziennego życia, od wyszukiwania po podróże, lokalizowanie, docieranie i od wyszukiwania po śledzenie i łączenie. Od momentu powstania w 1973 r. W Stanach Zjednoczonych przez Departament Obrony USA, GPS osiągnął już znaczące miejsce w ludzkości i niewątpliwie udowodnił swoje znaczenie dla każdego z nas.

GPS, jak sama nazwa wskazuje, globalny system pozycjonowania, określa pozycję dowolnego obiektu globalnie, tj. W stosunku do całej planety, planety Ziemia, za pomocą systemu nawigacji satelitarnej, w którym wykorzystuje się mnóstwo satelitów krążących wokół Ziemi zlokalizuj obiekt. Informuje o tym, gdzie konkretny obiekt znajduje się obecnie lub gdzie był w przeszłości, o jego prędkości w czasie, przez cały dzień, niezależnie od warunków pogodowych, w dowolnym miejscu na świecie.

Początkowo opracowany do użytku przez służby wojskowe Stanów Zjednoczonych, został udostępniony publicznie po bardzo niskich kosztach. Obecnie odbiorniki GPS są dołączane do wszystkich rodzajów produktów komercyjnych, takich jak telefony komórkowe, smartfony, zegarki, samochody, rowery itp. W rzeczywistości GPS został tak tani, że można go użyć do dowolnego małego obiektu do śledzenia.

Działanie globalnych systemów pozycjonowania (GPS)

GPS wykorzystuje matematyczną zasadę „trilateracji” do określania pozycji obiektu i jest to układ ponad 30 satelitów krążących wokół Ziemi.

Podmioty zaangażowane w działanie GPS to:

  1. Satelity (segment kosmiczny)
  2. System kontroli (obsługiwany przez wojsko USA)
  3. Sygnały
  4. Odbiorniki sygnału (segment użytkowników - użytkownicy cywilni i wojskowi z urządzeniami GPS z anteną)
  • Pozycja satelitów jest znana z sygnałów, które wysyłają do odbiornika.
  • Sygnały te są odbierane przez odbiorniki podłączone do obiektów, które mają być zlokalizowane.
  • Ważną kwestią jest to, że wymagane są minimum 4 satelity, aby uzyskać dokładną lokalizację odbiornika na Ziemi.
  • 3 satelity służą do śledzenia miejsca lokalizacji.
  • Czwarty satelita służy do potwierdzania docelowej lokalizacji satelitów.
  • Odbiornik GPS pobiera informacje z satelity i wykorzystuje metodę triangulacji do ustalenia dokładnej pozycji użytkownika.

Zalety i wady GPS

Poniżej podano zalety i wady globalnych systemów pozycjonowania:

Zalety

  • Doskonałe narzędzie dla użytkowników wojskowych, cywilnych i komercyjnych
  • Samochody bez kierowcy, systemy śledzenia pojazdów, systemy nawigacji GPS zapewniają nam zakręt po zakręcie i kierunki punkt-punkt
  • GPS ma bardzo dużą prędkość śledzenia obiektu

Niedogodności

  • Problemy z dokładnością na obszarach miejskich
  • Słabe sygnały (więc mało przydatne w wodzie, w pomieszczeniach lub w gęstych obszarach)

Błędy globalnych systemów pozycjonowania

GPS obejmuje satelity, odbiorniki, transmisję sygnału między satelitami i odbiornikami. Tak więc błędy mogą wystąpić w każdym z wyżej wymienionych trzech podmiotów.

  • Błędy w propagacji sygnału

Jak wiemy, sygnały z satelitów GPS krążących wokół Ziemi muszą dotrzeć do odbiornika i w tym celu sygnały muszą podróżować przez ziemską atmosferę. Po pierwsze, sygnały przechodzą przez jonosferę (najwyższą część atmosfery), a następnie przez troposferę (najniższa część atmosfery). Zatem na sygnał GPS dwukrotnie wpływa atmosfera, przez co w zakresie sygnałów występuje zakres błędów od zera do 30 metrów.

  • Błędy satelitarne

Pierwszy błąd to błąd pozycji satelity. Ponieważ pozycja satelitów jest prognozą obliczoną na podstawie wcześniejszych obserwacji satelitów przez stacje kontroli GPS, prognozy nie mogą być wykonane z absolutną dokładnością, prognozy są niedokładne.

Zatem pozycje satelitów zawarte w „komunikacie satelitarnym” nie są dokładne, dlatego obliczona lokalizacja obiektu jest czasami nieprawidłowa.

Po drugie, występują błędy zegara satelitarnego. Ponieważ zegary atomowe stosowane w satelitach nie są doskonałe, pomiar czasu podróży potrzebnego sygnałom docierającym do odbiorników oraz zasięg między satelitą a odbiornikiem jest uszkodzony.

  • Błędy występujące w odbiorniku

Cztery główne błędy występują na końcu odbiornika lub jego anteny:

1. Błąd zegara odbiornika: odbiornik ma również zegar do porównywania z zegarem wewnątrz satelity w celu pomiaru czasu podróży sygnału. Ten zegar zawiera błędy określane jako „błędy zegara odbiornika”.

2. Hałas pomiarowy : Zależy to od rodzaju „linijki” używanej do pomiaru zasięgu. Sygnały GPS mają 3 linijki

  • Kod zgrubnego pozyskiwania (C / A)
  • Kod P.
  • Faza nośna

Te linijki pozwalają na precyzję kilku metrów, kilku decymetrów i kilku milimetrów.

3. Błędy wielościeżkowe: Występują z powodu odbicia sygnałów przez budynki lub inne obiekty zakłócające bezpośrednie sygnały wysyłane przez satelity.

4. Błędy ruchu anteny: Występują one z powodu ruchu elektrycznego punktu odniesienia lub środka fazy anteny, gdy sygnały są odbierane z różnych kierunków.

Ograniczenia globalnych systemów pozycjonowania

Poniżej znajdują się niektóre ograniczenia GPS:

1. Odbiór sygnałów

Ponieważ odbiornik GPS wymaga ciągłego odbioru sygnału z co najmniej 4 satelitów GPS, jeśli na ścieżce podróży sygnałów znajdują się woda, ściany, gleba lub inne przeszkody, sygnały nie są w stanie przeniknąć tych przeszkód. W takich przypadkach widoczność GPS satelitów GPS jest bardzo ograniczona. Podobnie jak w obszarach miejskich z dużymi drapaczami chmur, sygnałów brakuje przez długi czas.

2. Dokładność

Każdy system, który obejmuje pomiar, może powodować błędy. GPS nie różni się niczym. Ponieważ GPS wymaga wielu pomiarów, istnieje wiele możliwości niedokładności w podawaniu dokładnej lokalizacji obiektu.

3. Uczciwość

Odbiornik żąda informacji z satelitów, wysyła do odbiornika sygnały zwane „wiadomościami satelitarnymi” zawierające zakodowane informacje o odległości satelity od odbiornika, pozycji satelitów itp. Gdy odbiornik otrzyma łączny pomiar z 4 satelitów, jest w stanie aby pokazać swoją lokalizację. Ale jeśli położenie satelity zostanie źle obliczone lub zasięg będzie nieprawidłowy, spowoduje to nieprawidłowe położenie odbiornika. Sygnały związane z takimi problemami są nazywane „błędnymi sygnałami”. Sygnały te wpływają na integralność lokalizacji dostarczonej użytkownikowi. Użytkownik nie zdaje sobie sprawy z tego, czy pozycja jest poprawna, czy nie. Dlatego jest bardzo zalecane do monitorowania integralności danych GPS.

Wniosek

Można stwierdzić, że w zależności od GPS jest dobry, ale zawsze należy sprawdzać dokładność wyników GPS. Można również zaobserwować, że dokładność można zwiększyć, ale kosztem. Mimo wszystkich ograniczeń i błędów GPS jest nadal najlepszym systemem pozycjonowania.

Polecane artykuły

To był przewodnik po globalnych systemach pozycjonowania. Tutaj omawiamy wprowadzenie, działanie, zalety ograniczeń i wady GPS. Możesz także zapoznać się z następującymi artykułami, aby dowiedzieć się więcej -

  1. Co to są systemy wbudowane?
  2. Co to jest projektowanie systemu?
  3. Aplikacje sztucznej inteligencji
  4. Co to jest Spring Cloud?