Вступ до глобальних систем позиціонування

Ви коли-небудь втрачали свій гаманець і не могли його знайти чи будь-які ваші речі, які ви пропустили і не змогли відстежити? Саме тут Глобальні системи позиціонування можуть вийти на ваш втечу і змусити вас розвеселити. Сьогодні GPS - це термін, який не потребує особливого введення. GPS - це величезна частина нашого повсякденного життя: від пошуку до подорожі, пошуку місця до досягнення, від пошуку до відстеження та підключення. З часу свого створення в 1973 році в США Міністерством оборони США, GPS вже зайняв своє значне місце в людстві і, безсумнівно, довів свою важливість для кожного з нас.

GPS, як випливає з назви, Global Positioning System, вказує положення будь-якого об'єкта в усьому світі, тобто відносно всієї планети, планети Земля за допомогою супутникової навігаційної системи, в якій використовується безліч супутників, що обертаються навколо Землі. знайти об’єкт. Це дозволяє вам дізнатися, де конкретно розташований даний момент або знаходиться в минулому, його швидкість за один раз, цілий день, незалежно від погодних умов, у будь-якій точці світу.

Спочатку розроблений для використання військовими службами США, він був оприлюднений за дуже низьку вартість. Сьогодні GPS-приймачі приєднані до всіх видів комерційних товарів, таких як стільникові телефони, смартфони, годинник, автомобілі, велосипеди тощо. Насправді GPS зроблений настільки дешево, що ви можете просто використовувати його для будь-якого крихітного об’єкта для відстеження.

Робота глобальних систем позиціонування (GPS)

GPS використовує математичний принцип "трилатерації" для визначення положення об'єкта, і це система з більш ніж 30 супутників, що обходять навколо Землі.

Суб'єктами, які беруть участь у роботі GPS, є:

  1. Супутники (космічний сегмент)
  2. Система управління (керується військовими США)
  3. Сигнали
  4. Приймачі сигналів (сегмент користувача - цивільні та військові користувачі з GPS-пристроями з антеною)
  • Положення супутників відомо з сигналів, які вони транслюють на приймач.
  • Ці сигнали приймаються приймачами, підключеними до об'єктів, які мають бути розташовані.
  • Тут важливим моментом є те, що для отримання точного розташування приймача на Землі потрібно мінімум 4 супутники.
  • 3 супутники використовуються для відстеження місця розташування.
  • 4- й супутник використовується для підтвердження цільового розташування супутників.
  • GPS-приймач приймає інформацію із супутника і використовує метод тріангуляції для визначення точного положення користувача.

Переваги та недоліки GPS

Нижче наведено переваги та недоліки глобальних систем позиціонування:

Переваги

  • Прекрасний інструмент для військових, цивільних та комерційних користувачів
  • Автомобілі без водіїв, системи відстеження транспортних засобів, системи навігації на основі GPS забезпечують нам повороти повороту поворотом і вказівками
  • GPS має дуже швидку швидкість відстеження об'єкта

Недоліки

  • Питання точності в міських районах
  • Слабкі сигнали (тому не мають великої користі у воді, в приміщенні чи у щільних районах)

Помилки глобальних систем позиціонування

GPS включає супутники, приймачі, передачу сигналу між супутниками та приймачами. Тому помилки можуть виникати в будь-якому з вищезгаданих трьох сутностей.

  • Помилки розповсюдження сигналу

Як нам відомо, сигнали із супутників GPS, які обходять навколо Землі, повинні дістатися до приймача, і для цього сигнали повинні проходити через земну атмосферу. По-перше, сигнали йдуть через Іоносферу (найвища частина атмосфери), потім через Тропосферу (найнижчу частину атмосфери). Таким чином, на GPS-сигнал двічі впливає атмосфера, через що в сигналах виникає діапазон помилок від нуля до 30 метрів.

  • Супутникові помилки

Перша помилка - це помилка положення супутника. Оскільки положення супутників є прогнозом, обчисленим з попередніх спостережень супутників станціями управління GPS, прогнози не можна робити з абсолютною точністю, прогнози є неточними.

Таким чином, положення супутників, що містяться в "супутниковому повідомленні", не є точним, через що обчислене розташування об'єкта іноді є невірним.

По-друге, є помилки супутникового годинника. Оскільки атомні годинники, що використовуються в супутниках, не є ідеальними, вимірювання часу подорожі, прийнятого сигналами для досягнення приймачів, і діапазон між супутником і приймачем пошкоджений.

  • Помилки, що виникають у приймачі

На кінці приймача або його антени трапляються чотири основні помилки:

1. Помилка тактового сигналу приймача: у приймача також є годинник для порівняння з тактовою частотою всередині супутника для вимірювання часу подорожі сигналу. Цей годинник має помилки, які називаються "помилками годинника приймача".

2. Шум вимірювання : це залежить від типу «лінійки», що використовується для вимірювання дальності. GPS-сигнали мають 3 лінійки

  • Код грубого придбання (C / A)
  • P-код
  • Фаза носія

Ці лінійки допускають точність декількох метрів, кількох дециметрів і декількох міліметрів.

3. Багатоповерхові помилки: вони виникають через відображення сигналів будівлями або іншими об'єктами, що заважають прямим сигналам, що надсилаються супутниками.

4. Помилки руху антени: вони виникають через рух електричної опорної точки або фазового центру антени під час прийому сигналів з різних напрямків.

Обмеження глобальних систем позиціонування

Нижче наведено деякі обмеження GPS:

1. Прийом сигналів

Оскільки GPS-приймач вимагає безперервного прийому сигналу щонайменше від 4 супутників GPS, якщо на шляху руху сигналів є вода, стіни, грунт або інші перешкоди, сигнали не можуть проникнути через ці перешкоди. У таких випадках видимість GPS-супутників GPS дуже обмежена. Як і в міських районах з величезними хмарочосами, сигнали відсутні протягом тривалого періоду.

2. Точність

Будь-яка система, що включає вимірювання, має можливість помилок. GPS нічим не відрізняється від цього. Оскільки в GPS використовується велика кількість вимірювань, існує велика кількість неточностей у наданні точного місця розташування об'єкта.

3. Цілісність

Приймач запитує інформацію від супутників, вони передають сигнали, відомі як "супутникові повідомлення" на приймач, що містять кодовану інформацію про відстань супутника від приймача, положення супутників і т. Д. Коли приймач отримує комбіновані вимірювання від 4 супутників, він може щоб показати його місцезнаходження. Але якщо положення супутника розраховано неправильно або діапазон невірний, то це призводить до неправильного положення приймача. Сигнали, що беруть участь у таких питаннях, називаються "несправними сигналами". Ці сигнали впливають на цілісність місця, яке надається користувачеві. Користувач не знає про те, чи правильна позиція чи ні. Таким чином, настійно рекомендується проводити моніторинг цілісності даних GPS.

Висновок

Можна зробити висновок, що залежно від GPS це добре, але завжди слід перевіряти точність результатів GPS. Також можна помітити, що точність може бути збільшена, але за вартістю. Незважаючи на всі обмеження та помилки, GPS як і раніше є найкращою системою позиціонування.

Рекомендовані статті

Це було керівництвом щодо глобальних систем позиціонування. Тут ми обговорюємо впровадження, роботу, обмеження переваг та недоліків GPS. Ви також можете переглянути наступні статті, щоб дізнатися більше -

  1. Що таке вбудовані системи?
  2. Що таке дизайн системи?
  3. Програми штучного інтелекту
  4. Що таке весняна хмара?

Категорія:

Розробка програмного забезпечення