Hvordan fungerer GPS-systemet?

Hvordan fungerer GPS-systemet?

Hvad er GPS?

GPS eller Global Positioning System er et satellitnavigationssystem, der giver brugeren oplysninger om placering og tid under alle klimaforhold. GPS bruges også til navigation i fly, skibe, biler og lastbiler. Systemet giver militære og civile brugere kritiske evner over hele kloden. GPS giver kontinuerlig 3-dimensionel positionering, navigation og timing i realtid over hele verden.



Hvordan fungerer GPS-systemet?

GPS består af tre segmenter:


1) Rumsegmentet: GPS-satellitterne





2) Kontrolsystemet, der drives af det amerikanske militær,

3) Brugersegmentet, der inkluderer både militære og civile brugere og deres GPS-udstyr.



Rum segment:

Rumsegmentet er antallet af satellitter i konstellationen. Den består af 29 satellitter, der cirkulerer jorden hver 12. time i 12.000 miles i højden. Rumsegmentets funktion bruges til at rute / navigationssignaler og til at gemme og videresende den rute / navigationsmeddelelse, der sendes af kontrolsegmentet. Disse transmissioner styres af meget stabile atomure på satellitterne. GPS-rumsegmentet er dannet af en satellitkonstellation med nok satellitter til at sikre, at brugerne mindst har 4 samtidige satellitter i udsigt fra ethvert punkt på jordens overflade til enhver tid.


GPSKontrolsegment:

Kontrolsegmentet består af en hovedkontrolstation og fem monitorstationer udstyret med atomure, der er spredt over hele kloden. De fem overvågningsstationer overvåger GPS-satellitsignalerne og sender derefter de kvalificerede oplysninger til hovedkontrolstationen, hvor abnormiteter revideres og sendes tilbage til GPS-satellitterne gennem jordantenner. Kontrolsegmentet kaldes også en monitorstation.

kontrolsegment

kontrolsegment

Brugersegment:

Brugersegmentet består af GPS-modtageren, som modtager signalerne fra GPS-satellitterne og bestemmer, hvor langt væk den er fra hver satellit. Dette segment bruges hovedsageligt til det amerikanske militær, missilstyringssystemer, civile applikationer til GPS på næsten alle områder. De fleste af de civile bruger dette fra undersøgelse til transport til naturressourcer og derfra til landbrugsformål og kortlægning også.

Brugersegment

Brugersegment

Sådan bestemmer GPS en position:

Arbejdet / driften af ​​det globale positioneringssystem er baseret på det matematiske princip 'trilateration'. Positionen bestemmes ud fra afstandsmålingerne til satellitter. Fra figuren bruges de fire satellitter til at bestemme modtagerens position på jorden. Målplaceringen bekræftes af 4thsatellit. Og tre satellitter bruges til at spore placeringsstedet. En fjerde satellit bruges til at bekræfte målplaceringen for hver af disse rumfartøjer. Det globale positioneringssystem består af satellit, kontrolstation og monitorstation og modtager. GPS-modtageren tager informationen fra satellitten og bruger metoden til triangulering til at bestemme en brugers nøjagtige position.

GPS-kredsløb

GPS bruges til nogle hændelser på flere måder, såsom:

  1. For at bestemme positionspositioner skal du for eksempel sende en helikopterpilot til at koordinere koordinaterne for din position, så piloten kan hente dig.
  2. For at navigere for eksempel fra et sted til et andet, skal du rejse fra et udsigtspunkt til ildkanten.
  3. For at oprette f.eks. Digitaliserede kort får du til opgave at plotte ildkanten og hotspots.
  4. At bestemme afstanden mellem to forskellige punkter.

3 Fordele ved GPS:

  • GPS-satellitbaseret navigationssystem er et vigtigt redskab for militære, civile og kommercielle brugere
  • Køretøjssporingssystemer GPS-baserede navigationssystemer kan give os sving for sving retninger
  • Meget høj hastighed

2 Ulemper ved GPS:

  • GPS-satellitsignaler er for svage sammenlignet med telefonsignaler, så det fungerer ikke så godt indendørs, under vandet, under træer osv.
  • Den højeste nøjagtighed kræver synsfelt fra modtageren til satellitten, hvorfor GPS ikke fungerer særlig godt i et bymiljø.

Brug af en GPS-modtager:

Der er flere forskellige modeller og typer af GPS-modtagere. Når du arbejder med en GPS-modtager, er det vigtigt at have:

  • Et kompas og et kort.
  • Et downloadet GPS-kabel.
  • Nogle ekstra batterier.
  • Viden om GPS-modtagerens hukommelseskapacitet til at forhindre tab af data, mindske unøjagtighed af data eller andre problemer.
  • En ekstern antenne, når det er muligt, især under baldakinen, i kløfter eller under kørsel.
  • En konfigureret GPS-modtager i henhold til hændelses- eller agenturets standardreguleringskoordinatsystem
  • Noter, der beskriver, hvad du gemmer i modtageren.

GPS-fejl

Der er mange kilder til mulige fejl, der vil forringe nøjagtigheden af ​​positioner beregnet af en GPS-modtager. GPS-satellitsignalernes rejsetid kan ændres af atmosfæriske effekter, når et GPS-signal passerer gennem ionosfæren og troposfæren, det brydes, hvilket får signalets hastighed til at adskille sig fra hastigheden på et GPS-signal i rummet. En anden fejlkilde er støj eller forvrængning af signalet, der forårsager elektrisk interferens eller fejl i selve GPS-modtageren. Oplysningerne om satellitbaner vil også forårsage fejl i bestemmelsen af ​​positionerne, fordi satellitterne ikke rigtig er, hvor GPS-modtageren 'tænkte' baseret på de oplysninger, den modtog, når de bestemte positionerne. Små variationer i atomure ombord på satellitterne kan oversætte til store positionsfejl, en urfejl på 1 nanosekund oversætter til 1 fod eller .3 meter brugerfejl på jorden. En flervejseffekt opstår, når signaler, der sendes fra satellitterne, springer ud af en reflekterende overflade, inden de kommer til modtagerantennen. Under denne proces modtager modtageren signalet i en lige sti såvel som den forsinkede sti (flere stier). Effekten svarer til et spøgelse eller dobbeltbillede på et tv.

Geometrisk fortynding af præcision (GDOP)

Satellitgeometri kan også påvirke nøjagtigheden af ​​GPS-positionering. Denne effekt kaldes den geometriske fortynding af præcision (GDOP). Hvilket refererer til hvor satellitterne handler om hinanden og er et mål for kvaliteten af ​​satellitkonfigurationen. Det kan være i stand til at ændre andre GPS-fejl. De fleste GPS-modtagere vælger den satellitkonstellation, der giver mindst usikkerhed, den bedste satellitgeometri.

GPS-modtagere rapporterer normalt kvaliteten af ​​satellitgeometri i form af Position Dilution of Precision eller PDOP. PDOP er af to typer, vandrette (HDOP) og lodrette (VDOP) målinger (breddegrad, længdegrad og højde). Vi kan kontrollere kvaliteten af ​​satellitpositionering, hvor modtageren i øjeblikket er tilgængelig efter PDOP-værdien. En lav DOP indikerer en højere sandsynlighed for nøjagtighed, og en høj DOP indikerer en lavere sandsynlighed for nøjagtighed. Et andet udtryk for PDOP er TDOP (Time Dilution of Precision). TDOP henviser til satelliturforskydningen. På en GPS-modtager kan du indstille en parameter kendt som PDOP-masken. Dette får modtageren til at ignorere satellitkonfigurationer, der har en PDOP højere end den angivne grænse.

Selektiv tilgængelighed (SA) :

Selektiv tilgængelighed opstår, når DOD forsætligt nedbrudt nøjagtigheden af ​​GPS-signaler introducerer kunstige ur- og kortvarige fejl. Under implementeringen af ​​SA var det den største komponent i GPS-fejl, der forårsagede en fejl på op til 100 meter. SA er en komponent i Standard Positioning Service (SPS).

Fotokredit: