Čo je globálne polohovanie?

Dnes, pravdepodobne, nie je žiadna osoba, ktorá by nepočula o GPS. Nie všetci však plne chápu, aké to je. V tomto článku sa pokúsme pochopiť, aký je globálny systém určovania polohy, od čoho pozostáva a ako funguje.

príbeh

Navigačný systém GPS je súčasťou komplexu Navstar, ktorý je vyvinutý a funguje v americkom ministerstve obrany. Projekt bol spustený v roku 1973. A už na začiatku roku 1978, po úspešnom testovaní, boli uvedené do prevádzky. Do roku 1993 bolo na Zemi vypustených 24 satelitov, ktoré úplne pokrývajú povrch našej planéty. Civilná časť vojenskej siete Navstar bola nazvaná GPS, čo znamená Global Positoning System ("Global Positioning System").

Jeho základňa pozostáva zo satelitov, ktoré sa pohybujú pozdĺž šiestich kruhových trajektorií na obežnej dráhe. V šírke sú len jeden a pol metra a na dĺžku - trochu viac ako päť. Hmotnosť je súčasne okolo osemsto štyridsať kilogramov. Všetky poskytujú plnú pracovnú kapacitu kdekoľvek na svete.

Sledovanie sa vykonáva z hlavnej kontrolnej stanice, ktorá sa nachádza v štáte Colorado. Tam je základňa Air Force Shriver - päťdesiate miesto priestoru.

Na Zemi je viac ako desať staníc určených na sledovanie. Nachádzajú sa na ostrove Ascension, Hawaii, Kwajalein, Diego Garcia, Colorado Springs, Cape Canaveral a ďalších miestach, ktorých počet ročne narastá. Všetky informácie získané od nich sú spracovávané na hlavnej stanici. Nahrávanie údajov s pozmeňujúcimi a doplňujúcimi návrhmi sa vykonáva každých dvadsaťštyri hodín.

Takéto globálne umiestnenie je satelitný systém prevádzkovaný ministerstvom obrany USA. Funguje pri každom počasí a neustále prenáša informácie.

Princíp činnosti

Globálne polohovacie systémy GPS pracujú na základe nasledujúcich komponentov:

• Trilaterácia satelitu;
• Rozsah satelitov;
• Presný referenčný čas;
• umiestnenia;
• korekcie.

Pozrime sa na ne podrobnejšie.

Trilateráciou sa rozumie výpočet vzdialenosti údajov troch družíc, vďaka čomu je možné vypočítať polohu určitého bodu.

Dalmetria znamená vzdialenosť od satelitov, ktorá sa počíta pri prechode rádiového signálu z nich do prijímača, berúc do úvahy rýchlosť svetla. Na určenie času sa generuje pseudonáhodný kód, vďaka ktorému je prijímač schopný kedykoľvek opraviť oneskorenie.

Ďalší indikátor indikuje priamu závislosť na presnosti hodín. Satelity využívajú atómové hodiny, ktorých presnosť je až jedna nanosekunda. Vzhľadom na vysoké náklady sa však nepoužívajú všade.

Satelity sú umiestnené v nadmorskej výške viac ako dvadsaťtisíc kilometrov od Zeme, presne tak, ako je to nevyhnutné pre stabilný pohyb na obežnej dráhe a zúženie odporu atmosféry.

Keď funguje globálny polohovací systém, vo svete sa robia chyby, ktoré je ťažké odstrániť. Je to spôsobené prechodom signálu cez troposféru a ionosféru, kde rýchlosť klesá, čo vedie k chybným meraniam.

Komponenty kartografického systému

Existuje mnoho produktov globálneho polohovacieho systému a aplikácií GIS na mapovanie. Vďaka nim sa geografické údaje rýchlo vytvárajú a aktualizujú. Komponenty týchto produktov sú GPS prijímače, softvér a ukladanie dát.

Prijímače sú schopné robiť výpočty s frekvenciou menšou ako jedna sekunda a presnosť od desiatok centimetrov do piatich metrov, ktoré fungujú v diferenciálnom režime. Líšia sa veľkosťou, veľkosťou pamäte a počtom sledovacích kanálov.

Kým osoba stojí na jednom mieste alebo sa pohybuje, prijímač prijíma signály zo satelitov a vypočítava polohu. Výsledky sú vo forme súradníc zobrazené na displeji.

Ovládače sú prenosné počítače, ktoré pracujú pod kontrolou softvéru potrebného na zhromažďovanie údajov. Softvér sleduje nastavenia prijímača. Jednotky majú rôzne veľkosti a typy zaznamenávania údajov.

Každý systém je vybavený softvérom. Po stiahnutí informácií z jednotky do počítača program zvyšuje presnosť údajov pomocou špeciálnej metódy spracovania nazývanej "Diferenčná korekcia". Softvér vizualizuje údaje. Niektoré z nich môžu byť upravené v manuálnom režime, iné môžu byť vytlačené atď.

GPS globálne polohovanie - systémy, ktoré uľahčujú zhromažďovanie informácií pre vstup do databáz a softvér ich exportuje do programov GIS.

Diferenciálna korekcia

Táto metóda výrazne zlepšuje presnosť zozbieraných údajov. Súčasne je jeden z prijímačov v bode určitých súradníc a druhý zberá informácie tam, kde nie sú známe.

Diferenciálna korekcia sa realizuje dvomi spôsobmi.

• Prvým je diferenciálna korekcia v reálnom čase, kde sa vypočítajú a hlásia chyby jednotlivých satelitov hlavnou stanicou. Vylepšené údaje vníma mobilný prijímač, ktorý zobrazuje opravené údaje.
• Druhá - diferenciálna korekcia v postprocesingu - nastane, keď hlavná stanica zapíše korekcie priamo do súboru v počítači. Pôvodný súbor sa spracováva spolu s vylepšeným, potom získame rozdielne upravené.

Mapovacie systémy Trimble sú schopné používať obe metódy. Preto ak je režim prerušený v reálnom čase, je možné ho použiť aj v postprocesingu.

prihláška

GPS sa používajú v rôznych oblastiach. Napríklad globálne polohovacie systémy v teréne sú široko používané v prírodných zdrojoch, kde ich geológovia, biológovia, lesníci a geografi používajú na zaznamenávanie pozícií a dodatočných informácií. Je to tiež oblasť rozvoja infraštruktúry a mestskej ekonomiky, keď sú riadené dopravné toky a komunálny systém.

Široké využitie systému GPS globálneho určovania polohy bolo získané v poľnohospodárstve, ktoré opisuje napríklad vlastnosti polí. V spoločenských vedách ich používajú historici a archeológovia na navigáciu a registráciu historických miest.

Rozsah mapovacích systémov GPS sa tým nevyčerpal. Môžu byť použité v iných aplikáciách, kde sú potrebné presné súradnice, čas a ďalšie informácie.

GPS prijímač

Tento rádiový prijímač, ktorý určuje súradnice umiestnenia antény na základe informácií o časových oneskoreniach rádiových signálov zo satelitov Navstar.

Merania sa vytvárajú s presnosťou od troch do piatich metrov a ak je signál z pozemnej stanice - až do jedného milimetra. GPS navigátory komerčného typu na starých vzorkách majú presnosť od sto päťdesiat metrov a na nových - až tri metre.

Na základe prijímačov sa vyrábajú GPS-loggery, GPS-trackery a GPS-navigátory.

Zariadenie môže byť vlastné a profesionálne. Druhá sa vyznačuje kvalitou, druhmi prevádzky, frekvenciami, navigačnými systémami a cenou.

Užívateľské prijímače sú schopné oznámiť presné súradnice, čas, nadmorskú výšku, smer určený užívateľom, aktuálnu rýchlosť, informácie o ceste. Informácie sa zobrazujú v telefóne alebo počítači, ku ktorému je zariadenie pripojené.

GPS navigátory: mapy

Mapy zlepšujú kvalitu navigátora. Sú to vektorové a rastrové typy.

Vo vektorových variantoch sú uložené údaje o objektoch, súradniciach a ďalších informáciách. Môžu obsahovať charakteristiky prírodného typu a veľa objektov, napríklad hotelov, čerpacích staníc, reštaurácií atď., Pretože neobsahujú obrázky, zaberajú menej miesta a pracujú rýchlejšie.

Rastrové typy sú najjednoduchšie. Predstavujú obraz terénu podľa geografických súradníc. Fotografia je možné nasnímať zo satelitu alebo mapy typu papiera - naskenované.

V súčasnosti existujú navigačné systémy, ktoré používateľ môže doplniť svojimi objektmi.

Tracker GPS

Takýto rádiový prijímač prijíma a prenáša dáta na monitorovanie a sledovanie pohybov rôznych objektov, ku ktorým je pripojený. Obsahuje prijímač určujúci súradnice a vysielač, ktorý ich odošle užívateľovi, ktorý je v diaľke.

GPS-trackery môžu byť:

• Osobné, používané individuálne;
• Automobilový priemysel, pripojený k palubnej sieti.

Používajú sa na určenie polohy rôznych objektov (ľudia, doprava, zvieratá, tovar atď.).

Proti týmto zariadeniam je možné používať na potlačenie signálov, ktoré vytvárajú rušenie na tých frekvenciách, v ktorých funguje sledovač.

GPS Logger

Tieto rádiá sú schopné pracovať v dvoch režimoch:

• Bežný GPS prijímač;
• Záznamník zapisuje do pamäte informácie o ceste, ktorá bola odovzdaná.

Môžu byť:

• Prenosný, vybavený malou batériou;
• Automobil, poháňaný palubnou sieťou.

V moderných modeloch loggerov je možné napísať až dvestotisíc bodov. Tiež odporúčame označiť všetky body na ceste.

Zariadenia sa aktívne používajú v oblasti cestovného ruchu, športu, sledovania, kartografie, geodézie a pod.

Global positioning dnes

Na základe vyššie uvedených informácií možno konštatovať, že takéto systémy sa už používajú všade a rozsah aplikácií má tendenciu byť ešte rozšírenejší.

Globálne určovanie polohy pokrýva oblasť spotreby. Použitie najnovších technických inovácií robí tento systém jednou z najpopulárnejších v tomto segmente trhu.

Spolu s GPS v Rusku sa GLONASS vyvíja v Európe - Galileo.

Súčasne globálne polohovanie nie je bez jeho nedostatkov. Napríklad v byte železobetónovej budovy, v tuneli alebo suteréne nie je možné určiť presnú polohu. Magnetické búrky a rádiové zdroje umiestnené na zemi môžu narušiť normálny príjem. Navigačné karty sa rýchlo stávajú zastaranými.

Najväčšou nevýhodou je, že systém je úplne závislý od ministerstva obrany USA, ktorý môže kedykoľvek napríklad zahŕňať rušenie alebo zakázať civilnú časť. Preto je tak dôležité, že okrem globálneho systému určovania polohy sa tiež vyvíjajú systémy GPS, GLONASS a Galileo.