Çfarë është Sistemi i Pozicionimit Global? Kuptimi i GPS

Sistemi i Pozicionimit Global ose GPS është një Sistem Satelitor i Navigimit Global (GNSS) që ofron sistem pozicionimi, navigimi dhe koha (PNT). Ai u zhvillua nga Departamenti i Mbrojtjes i Shteteve të Bashkuara (SHBA DoD) në fillim të viteve 1970. Ka sisteme të tjera navigimi të bazuara në satelit si GLONASS i Rusisë, Galileo i Evropës dhe BeiDou i Kinës, por Sistemi i Pozicionimit Global të Shteteve të Bashkuara (GPS) dhe Sistemi Satelitor i Navigimit Global Rus (GLONASS) janë të vetmet plotësisht funksionale të bazuara në satelit. Sistemi i navigimit me 32 plejadë satelitore dhe 27 plejadë satelitore përkatësisht. Para zhvillimit të teknologjisë GPS, ndihma kryesore për lundrimin (në det, tokë ose ujë) janë hartat dhe busulla. Me prezantimin e GPS, navigimi dhe pozicionimi i vendndodhjes u bë shumë i lehtë me një saktësi pozicioni prej dy metrash ose më pak. Historia e përgjithshme e Strukturës GPSGPS Përmbledhje SegmentetGPS Hapësirë ​​Segmenti i kontrollit Segmenti i përdoruesit Segmenti i punës Parimi i punës së GPS Përcaktimi i vendndodhjes së satelitëve, përcaktimi i distancave të GPS Marrësi në Aeroplanin 2-D Pozicioni i Marrësit në Hapësirën 3D Llojet e Marrësve GPS Aplikimet e Sistemit të Pozicionimit Global (GPS) Historia e GPS Para zhvillimit të GPS, sistemet e navigimit me bazë tokësore si LORAN (Navigacion me rreze të gjatë) nga SHBA dhe Decca Navigator System nga MB janë teknologjitë kryesore për lundrim. Të dyja këto teknika bazohen në valët e radios dhe rrezet ishin të kufizuara në disa qindra kilometra. Në fillim të viteve 1960, tre nga Organizatat e Qeverisë së Shteteve të Bashkuara, përkatësisht Administrata Kombëtare e Aeronautikës dhe Hapësirës (NASA), Departamenti i Mbrojtjes (DoD) dhe Departamenti i Transportit (DoT) së bashku me disa organizata të tjera filluan të zhvillojnë një sistem navigimi të bazuar në satelit me synimin për të ofruar saktësi të lartë, funksionim të pavarur nga moti dhe mbulim global. Ky program evoluoi në Sistemin e Pozicionimit Global të Navigimit Satelitor dhe Rangimit (NAVSTAR Global Positioning System). Ky sistem u zhvillua fillimisht si një sistem ushtarak për të përmbushur nevojat e Ushtrisë së Shteteve të Bashkuara. Shtetet e Bashkuara Ushtria përdori NAVSTAR për lundrim, si dhe sistemet e shënjestrimit të armëve dhe sistemet udhëzuese të raketave. Mundësia që armiqtë të përdorin këtë sistem navigimi kundër Shteteve të Bashkuara është arsyeja kryesore pse civilëve nuk iu dha akses në të. Sateliti i parë NAVSTAR u lëshua në 1978 dhe deri në vitin 1994 një plejadë e plotë prej 24 satelitësh u vendosën në orbitë dhe duke bërë kështu është plotësisht funksionale.Në vitin 1996, SHBA Qeveria njohu rëndësinë e GPS-së për civilët dhe shpalli një sistem me përdorim të dyfishtë, duke lejuar akses si për ushtarakët ashtu edhe për civilët. Përmbledhje e strukturës së GPS Teknika themelore e sistemit të navigimit me bazë satelitore Sistemi i pozicionimit global (GPS) është të matë distancat midis marrësit dhe një disa satelitë që vëzhgohen në të njëjtën kohë. Pozicionet e këtyre satelitëve janë tashmë të njohura dhe kështu duke matur distancën ndërmjet katër prej këtyre satelitëve dhe marrësit, tre koordinatat e pozicionit të marrësit GPS d.m.th. mund të përcaktohet gjerësia, gjatësia dhe lartësia. Meqenëse ndryshimi i pozicionit të marrësit mund të përcaktohet me shumë saktësi, mund të përcaktohet edhe shpejtësia e marrësit. Segmentet GPS Struktura e këtij Sistemi kompleks të pozicionimit global është i ndarë në tre segmente kryesore: Segmenti Hapësinor, Segmenti i Kontrollit dhe Përdoruesi Segmenti. Në këtë, segmenti i kontrollit dhe segmenti hapësinor zhvillohen, operohen dhe mirëmbahen nga Forcat Ajrore të Shteteve të Bashkuara. Imazhi i mëposhtëm tregon tre segmentet e sistemit GPS. Segmenti Hapësinor Segmenti Hapësinor (SS) i GPS përbëhet nga një plejadë prej 24 satelitësh që orbitojnë rreth Tokës në orbita përafërsisht rrethore. Satelitët janë të vendosur në gjashtë plane orbitale me çdo plan orbital të përbërë nga katër satelitë. Pjerrësia e planeve orbitale dhe pozicionimi i satelitëve është rregulluar në një mënyrë të veçantë në mënyrë që një minimum prej gjashtë satelitësh të jenë gjithmonë në vijën e shikimit nga çdo vend në Tokë. Duke ardhur tek rregullimi i konstelacionit në hapësirë, GPS Satelitët vendosen në Orbitën e Mesme të Tokës (MEO) në një lartësi prej përafërsisht 20,000 KM. Për të rritur tepricën dhe për të përmirësuar saktësinë, numri i përgjithshëm i satelitëve GPS në plejadë është rritur në 32, nga të cilët 31 satelitë janë funksionalë. Segmenti i kontrollit Segmenti i kontrollit (CS) i GPS përbëhet nga një rrjet monitorimi dhe kontrolli mbarëbotëror dhe stacionet gjurmuese. Detyra kryesore e segmentit të kontrollit është gjurmimi i pozicionit të satelitëve GPS dhe mbajtja e tyre në orbitat e duhura me ndihmën e komandave të manovrimit. Për më tepër, sistemi i kontrollit gjithashtu përcakton dhe ruan integritetin e sistemit në bord, kushtet atmosferike, të dhënat nga orët atomike. dhe parametra të tjerë. Segmenti i Kontrollit GPS ndahet përsëri në katër nënsisteme: një Stacion i ri Master Kontrolli (NMCS), një Stacion Alternativ Master Kontrolli (AMCS), katër Antena Tokësore (GA) dhe një rrjet mbarëbotëror të Stacioneve të Monitorimit (MS). Nyja qendrore e kontrollit për konstelacionin satelitor GPS është Stacioni Master i Kontrollit (MSC). Ai ndodhet në bazën e forcave ajrore Schriever, Kolorado dhe operon 24×7. Përgjegjësitë kryesore të Stacionit të Kontrollit Master janë: Mirëmbajtja e satelitit, monitorimi i ngarkesës, sinkronizimi i orëve atomike, manovrimi satelitor, menaxhimi i performancës së sinjalit GPS, ngarkimi i të dhënave të mesazheve të navigimit, zbulimi Dështimet e sinjalizimit GPS dhe reagimi ndaj këtyre dështimeve. Ka disa stacione monitorimi (MS), por gjashtë prej tyre janë të rëndësishme. Ato janë të vendosura në Hawaii, Colorado Springs, Ascension Island, Diego Garcia, Kwajalein dhe Cape Canaveral. Këto stacione monitorimi ndjekin vazhdimisht pozicionin e satelitëve dhe të dhënat dërgohen në stacionin e kontrollit kryesor për analiza të mëtejshme. Për të transmetuar të dhëna te satelitët, ekzistojnë katër Antena Tokësore (GA) të vendosura si Ascension Island, Cape Canaveral, Diego Garcia dhe Kwajalein. Këto antena përdoren për të lidhur të dhënat me satelitët dhe të dhënat mund të jenë si korrigjimi i orës, komandat e telemetrisë dhe mesazhet e lundrimit. Segmenti i përdoruesit Segmenti i përdoruesit të sistemit GPS përbëhet nga përdoruesi përfundimtar i teknologjisë si civilët dhe ushtarakët për navigim, të sakta ose standarde pozicionimin dhe kohën. Në përgjithësi, për të hyrë në shërbimet GPS, përdoruesi duhet të pajiset me Marrës GPS si Modulet GPS Qëndrueshme, Telefona celularë që janë të aktivizuar me GPS dhe konzola GPS të dedikuara. Me këta marrës GPS, përdoruesit civilë mund të dinë pozicionin standard, të saktë. koha dhe shpejtësia ndërsa ushtria i përdor ato për pozicionim të saktë, drejtim raketash, navigacion etj. Parimi i punës së GPSMe ndihmën e marrësve GPS, ne mund të llogarisim pozicionin e një objekti kudo në Tokë qoftë në hapësirën dy-dimensionale ose tre-dimensionale. Me Për këtë, marrësit GPS përdorin një metodë matematikore të quajtur Trilateration, një metodë me të cilën pozicioni i një objekti mund të përcaktohet duke matur distancën midis objektit dhe disa objekteve të tjera me pozicione tashmë të njohura. Pra, në rastin e Marrësve GPS, sipas rendit për të gjetur vendndodhjen e marrësit, moduli i marrësit duhet të dijë dy gjërat e mëposhtme: • Vendndodhja e satelitëve në hapësirë ​​dhe • Largësia ndërmjet satelitëve dhe marrësit GPS Përcaktimi i vendndodhjes së satelitëve Për të përcaktuar vendndodhjen e satelitët, marrësit GPS përdorin dy lloje të dhënash të transmetuara nga satelitët GPS: të dhënat Almanac dhe të dhënat Ephemeris. Satelitët GPS transmetojnë vazhdimisht pozicionin e përafërt. Këto të dhëna quhen të dhënat e Almanakut, të cilat përditësohen periodikisht ndërsa sateliti lëviz në orbitë. Këto të dhëna merren nga marrësi GPS dhe ruhen në memorien e tij. Me ndihmën e të dhënave Almanac, marrësi GPS mund të jetë në gjendje të përcaktojë orbitat e satelitëve dhe gjithashtu se ku supozohet të jenë satelitët. Kushtet në hapësirë ​​nuk mund të parashikohen dhe ka një shans të madh që satelitët mund të devijojnë nga rrugën e tyre aktuale. Stacioni kryesor i kontrollit (MCS) së bashku me stacionet e dedikuara të monitorimit (MS) gjurmojnë rrugën e satelitëve së bashku me informacione të tjera si lartësia, shpejtësia, orbita dhe vendndodhja. Nëse ka ndonjë gabim në ndonjë nga parametrat, të dhënat e korrigjuara janë u dërgohet satelitëve në mënyrë që ata të qëndrojnë në pozicionin e saktë. Këto të dhëna orbitale të dërguara nga MCS në satelit quhen Ephemeris Data. Sateliti, me marrjen e këtyre të dhënave, korrigjon pozicionin e tij dhe gjithashtu i dërgon këto të dhëna në Marrësin GPS. Me ndihmën e të dy të dhënave d.m.th. Almanac dhe Ephemeris, Marrësi GPS mund të jetë në gjendje të dijë pozicionin e saktë të satelitëve, gjatë gjithë kohës. Përcaktimi i distancës ndërmjet satelitëve dhe marrësit GPSPër të matur distancën midis Marrësit GPS dhe Satelitëve, koha e një roli kryesor. Formula për llogaritjen e distancës së satelitit nga marrësi GPS është dhënë më poshtë: Largësia = Shpejtësia e Dritës x Koha e Tranzitit të sinjalit satelitor Këtu, koha e tranzitit është koha e marrë nga sinjali satelitor (Sinjali në formën e valëve të radios, dërguar nga Sateliti te Marrësi GPS) për të arritur Marrësin. Shpejtësia e dritës është një vlerë konstante dhe është e barabartë me C = 3 x 108 m/s. Për të llogaritur kohën, së pari duhet të kuptojmë sinjalin e dërguar nga Sateliti. Sinjali i Transkoduar i transmetuar nga Sateliti quhet Zhurmë Pseudo e Rastshme (PRN). Ndërsa sateliti gjeneron këtë kod dhe fillon të transmetojë, Marrësi GPS gjithashtu fillon të gjenerojë të njëjtin kod dhe përpiqet t'i sinkronizojë ato. Marrësi GPS më pas llogarit sasinë e vonesës kohore që duhet të kalojë kodi i gjeneruar nga Marrësi përpara se të sinkronizohet me satelitin e transmetuar. kodi.Pasi të dihet vendndodhja e satelitëve dhe distanca e tyre nga marrësi GPS, atëherë gjetja e pozicionit të Marrësit GPS në hapësirën 2D ose në hapësirën 3D mund të bëhet duke përdorur metodën e mëposhtme. Pozicioni i Marrësit në aeroplanin 2-D me qëllim gjetjen e pozicionit të objektit ose Marrësit GPS në hapësirën 2 – Dimensionale dmth një aeroplan XY, gjithçka që duhet të gjejmë është distanca midis marrësit GPS dhe dy satelitëve. Le të jenë D1 dhe D2 distanca e Marrësit nga sateliti 1 dhe sateliti 2 respektivisht. Tani, me satelitët në qendër dhe një rreze prej D1 dhe D2, vizatoni dy rrathë rreth tyre në një plan XY. Paraqitja piktoreske e këtij rasti tregohet në imazhin e mëposhtëm. Nga imazhi i mësipërm, është e qartë se Marrësi GPS mund të vendoset në njërën nga dy pikat ku kryqëzohen dy rrathët. Nëse zona mbi satelitët përjashtohet, ne mund të vendosim pozicionin e Marrësit GPS në pikën e kryqëzimit të rrathëve poshtë satelitëve. Informacioni i distancës nga dy satelitë është i mjaftueshëm për të përcaktuar pozicionin e Marrësit GPS në një aeroplan 2-D ose XY. Por bota reale është një hapësirë ​​3-dimensionale dhe ne duhet të përcaktojmë pozicionin 3-dimensional të Marrësit GPS dmth. Gjerësia, gjatësia dhe lartësia e saj. Ne do të shohim një procedurë hap pas hapi për të përcaktuar vendndodhjen 3 dimensionale të Marrësit GPS. Pozicioni i Marrësit në hapësirën 3D Le të supozojmë se vendndodhjet e satelitëve në lidhje me Marrësin GPS janë tashmë të njohura. Nëse sateliti 1 është në një distancë prej D1 nga marrësi, atëherë është e qartë se pozicioni i marrësit mund të jetë kudo nga sipërfaqja e sferës që formohet me satelitin 1 si qendër dhe D1 si rreze të tij. Nëse distanca e një satelit i dytë (Sateliti 2) nga marrësi është D2, atëherë pozicioni i marrësit mund të kufizohet në rrethin e formuar nga kryqëzimi i dy sferave me rreze D1 dhe D2 me satelitët 1 dhe 2 në qendrat përkatësisht. Nga ky imazh , pozicioni i Marrësit GPS mund të ngushtohet deri në një pikë në rrethin e kryqëzimit. Nëse shtojmë një satelit të tretë (Satelitin 3) me një distancë D3 nga marrësi GPS në dy satelitët ekzistues, atëherë vendndodhja e marrësit kufizohet në kryqëzimin e tre sferave d.m.th. njërën nga dy pikat. Në situata në kohë reale, të paturit e paqartësisë së Marrësit GPS të vendosur në një nga dy pozicionet nuk është e zbatueshme. Kjo mund të zgjidhet duke futur një satelit të katërt (Satelit 4) me një distancë D4 nga marrësi. Sateliti i katërt do të jetë në gjendje të përcaktojë vendndodhjen e Marrësit GPS nga dy vendndodhjet e mundshme që janë përcaktuar më parë me vetëm tre satelitë. Prandaj, në kohë reale, kërkohen të paktën 4 satelitë për të përcaktuar vendndodhjen e saktë të objektit. Praktikisht, sistemi GPS funksionon në mënyrë që të paktën 6 satelitë të jenë gjithmonë të dukshëm për një objekt (Marrës GPS) që ndodhet kudo në Tokë. Llojet i marrësve GPS GPS përdoret si nga civilët ashtu edhe nga ushtarakët. Prandaj, llojet e marrësve GPS mund të klasifikohen në Marrës GPS GPS Civilë dhe Marrës GPS GPS Ushtarak. Por mënyra standarde e klasifikimit bazohet në llojin e kodit që marrësi mund të jetë në gjendje të zbulojë. Në thelb, ekzistojnë dy lloje kodesh që një satelit GPS transmeton: Kodi i Përvetësimit i trashë (C/A Code) dhe P - Kodi. Njësitë e Marrësit GPS të konsumatorit mund të zbulojnë vetëm kodin C/A. Ky kod nuk është i saktë dhe për këtë arsye sistemi i pozicionimit civil quhet Shërbimi i Pozicionimit Standard (SPS). Kodi P, nga ana tjetër përdoret nga ushtria dhe është një kod shumë i saktë. Sistemi i pozicionimit të përdorur nga ushtria quhet Shërbimi i pozicionimit të saktë (PPS). Marrësit GPS mund të klasifikohen në bazë të aftësisë për të deshifruar këto sinjale. Një mënyrë tjetër për të klasifikuar marrësit GPS të disponueshëm në treg bazohet në aftësinë e marrjes së sinjaleve. Duke përdorur këtë metodë, Marrësit GPS mund të ndahen në: Marrës të Vetëm të Kodit të FrekuencësSipër - Transportues të Frekuencave - Marrës të Kodit të Zbutur Single - Kod Frekuence & Marrës Marrës Dyfishtë - Marrës Frekuence Aplikimet e Sistemit të Pozicionimit Global (GPS) GPS është bërë një pjesë thelbësore e Infrastrukturës Globale, të ngjashme me internetin. GPS ka qenë elementi kryesor në zhvillimin e një game të gjerë aplikimesh që përhapet në aspekte të ndryshme të jetës moderne. Rritja e prodhimit në shkallë të gjerë dhe miniaturizimi i komponentëve ka ulur çmimin e Marrësve GPS. Një listë e vogël e aplikacioneve ku GPS luan një rol të rëndësishëm është përmendur më poshtë. Bujqësia moderne ka parë një rritje të prodhimit me ndihmën e GPS. Fermerët po përdorin teknologjinë GPS së bashku me pajisjet elektronike moderne për të marrë informacion të saktë për sipërfaqen e fushës, rendimentin mesatar, konsumin e karburantit, distancën e mbuluar, etj. Në fushën e automobilave, automjetet e automatizuara të drejtuara janë më të përdorurat në aplikimet industriale ose konsumatore. GPS mundëson këto automjete në navigim dhe pozicionim. Civilët përdorin marrës GPS për qëllime navigimi. Marrësi GPS mund të jetë një modul i dedikuar ose një modul i integruar në telefonat celularë dhe orët e dorës. Ato janë shumë të dobishme në trekking, udhëtime rrugore, ngarje, etj. Veçoritë shtesë përfshijnë kohën dhe shpejtësinë e saktë të automjetit. Shërbimet e urgjencës si zjarri dhe ambulanca përfitojnë nga pozicionimi i saktë i vendndodhjes së fatkeqësisë me GPS dhe mund të jenë në gjendje të përgjigjen në kohë. Ushtria përdor marrës GPS me precizion të lartë për navigim, gjurmimin e objektivave, raketat sistemet e drejtimit etj. Ka shumë aplikacione të tjera ku GPS po përdoret ose një fushë e madhe përdorimi në të ardhmen. Postime të ngjashme: Komunikim me valë: Hyrje, Llojet dhe AplikimetMultipleksues dhe DemultiplekserPse Interneti juaj Vazhdon të Shkëputet? Bazat e Programit C të nguliturÇfarë janë sensorët MEMS?

Lini një mesazh 

Lista mesazh