Introducere în sistemele de poziționare globală

V-ați pierdut vreodată portofelul și nu l-ați putut găsi sau vreun obiect care ați ratat și nu ați putut urmări? Acesta este locul în care un sistem de poziționare globală vă poate ieși în evadare și vă poate înveseli. Astăzi, GPS-ul este un termen care nu are nevoie de multă introducere. GPS-ul a fost o parte uriașă din viața noastră de zi cu zi, de la căutare la călătorie, localizare până la atingere și de la găsire la urmărire și conectare. De la înființarea sa în 1973 în Statele Unite de către Departamentul Apărării al SUA, GPS-ul și-a pus deja locul semnificativ în omenire și, fără îndoială, și-a dovedit importanța pentru fiecare dintre noi.

GPS-ul, după cum sugerează și numele său, Global Poziționare Sistem, spune poziția oricărui obiect la nivel global, adică relativ la întreaga planetă, planeta Pământ cu ajutorul unui sistem de navigație prin satelit în care sunt folosite o multitudine de sateliți care se rotesc în jurul Pământului localizați un obiect. Vă permite să știți unde este exact un obiect specific în prezent sau a fost localizat în trecut, viteza acestuia la un moment dat, întreaga zi, indiferent de condițiile meteorologice, oriunde în lume.

Initial dezvoltat pentru a fi utilizat de serviciile militare ale Statelor Unite, a fost pus la dispozitia publicului la un cost foarte mic. Astăzi, receptoarele GPS sunt atașate la toate tipurile de produse comerciale, cum ar fi telefoanele mobile, telefoanele inteligente, ceasurile, automobilele, bicicletele, etc. De fapt, GPS-ul a fost făcut atât de ieftin încât îl poți folosi doar pentru orice obiect mic pentru a-l urmări.

Funcționarea sistemelor de poziționare globală (GPS)

GPS folosește principiul „trilaterației” matematice pentru a determina poziția unui obiect și este un sistem de peste 30 de sateliți care orbitează pe Pământ.

Entitățile implicate în funcționarea GPS sunt:

  1. Sateliți (segmentul spațial)
  2. Sistem de control (operat de armata americană)
  3. semnale
  4. Receptoare de semnal (segment de utilizatori - utilizatori civili și militari cu dispozitivele GPS cu antenă)
  • Poziția sateliților este cunoscută din semnalele pe care le transmit către receptor.
  • Aceste semnale sunt primite de receptoarele conectate în obiectele care urmează să fie localizate.
  • Punctul important aici este că sunt necesari minim 4 sateliți pentru a obține locația exactă a receptorului pe Pământ.
  • 3 sateliți sunt folosiți pentru a urmări locul locației.
  • Al 4- lea satelit este utilizat pentru a confirma locația țintă a sateliților.
  • Receptorul GPS preia informațiile din satelit și folosește metoda de triangulare pentru a determina poziția exactă a unui utilizator.

Avantajele și dezavantajele GPS-ului

Mai jos sunt prezentate avantajele și dezavantajele sistemelor de poziționare globală:

avantaje

  • Un instrument excelent pentru utilizatorii militari, civili și comerciali
  • Mașini fără șofer, sisteme de urmărire a vehiculelor, sisteme de navigație bazate pe GPS ne oferă direcții de întoarcere prin virare și punct la punct
  • GPS-ul are o viteză foarte rapidă de urmărire a unui obiect

Dezavantaje

  • Probleme de precizie în zonele urbane
  • Semnale slabe (deci nu sunt de mare folos în apă, în interior sau în zone dense)

Erori ale sistemelor de poziționare globală

GPS implică sateliți, receptoare, transmisie de semnal între sateliți și receptori. Deci, pot apărea erori în oricare dintre cele trei entități menționate mai sus.

  • Erori în propagarea semnalului

După cum știm semnalele de la sateliții GPS care orbitează Pământul trebuie să ajungă la receptor și pentru asta, semnalele trebuie să circule prin atmosfera Pământului. În primul rând, semnalele trec prin ionosferă (partea superioară a atmosferei), apoi prin troposferă (partea cea mai joasă a atmosferei). Astfel, un semnal GPS este afectat de două ori de atmosferă datorită căruia există o gamă de erori de la zero la 30 de metri în semnale.

  • Erori prin satelit

Prima eroare este eroarea de poziție a satelitului. Deoarece poziția sateliților este o predicție calculată din observațiile anterioare ale sateliților de către stațiile de control GPS, previziunile nu pot fi făcute cu exactitate absolută, previziunile sunt inexacte.

Astfel, pozițiile sateliților conținute în „mesajul satelit” nu sunt exacte din cauza cărora locația obiectului calculată este uneori incorectă.

În al doilea rând, există erori de ceas prin satelit. Deoarece ceasurile atomice utilizate în sateliți nu sunt perfecte, măsurarea timpului de deplasare luat de semnalele pentru a ajunge la receptoare și, intervalul dintre satelit și receptor este corupt.

  • Erori apărute la receptor

Patru erori majore apar la capătul receptorului sau la antena acestuia:

1. Eroare de ceas al receptorului: Un receptor are de asemenea un ceas pentru compararea cu ceasul din satelit pentru măsurarea timpului de deplasare a semnalului. Acest ceas are erori denumite „erori de ceas al receptorului”.

2. Zgomotul de măsurare : Acest lucru depinde de tipul de „riglă” utilizat pentru măsurători în interval. Semnalele GPS au 3 rigle

  • Cod de achiziție grosier (C / A)
  • P-cod
  • Faza transportator

Aceste rigle permit precizia câțiva metri, câțiva decimetri și câțiva milimetri.

3. Erorile multiple: acestea apar din cauza reflectării semnalelor de către clădiri sau alte obiecte care interferează cu semnalele directe trimise de sateliți.

4. Erori de mișcare a antenei: acestea apar din cauza deplasării punctului de referință electric sau a centrului de fază al antenei în timp ce semnalele sunt primite din direcții diferite.

Limitările sistemelor de poziționare globală

Mai jos sunt câteva limitări ale GPS-ului:

1. Recepția semnalelor

Deoarece receptorul GPS necesită recepție continuă a semnalului de la cel puțin 4 sateliți GPS, dacă pe calea de deplasare a semnalelor există apă, pereți, sol sau alte obstacole, atunci semnalele nu sunt capabile să pătrundă în aceste obstacole. În astfel de cazuri, vizibilitatea GPS a sateliților GPS este foarte limitată. Ca și în zonele urbane cu zgârie-nori uriași, semnalele lipsesc o perioadă lungă de timp.

2. Precizia

Orice sistem care implică măsurare are posibilitatea de a greși. GPS-ul nu este diferit de atât. Deoarece este implicată o mulțime de măsurători în GPS, există o mulțime de posibilități de inexactitate în furnizarea locației exacte a unui obiect.

3. Integritate

Un receptor solicită informații de la sateliți, trimite semnale cunoscute sub numele de „mesaje prin satelit” către receptor care conține informații codificate ale distanței satelitului de la receptor, pozițiile sateliților, etc. Când un receptor primește o măsurătoare combinată de la 4 sateliți este capabil. să-și arate locația. Dar dacă poziția satelitului este calculată greșit sau intervalul este greșit, aceasta duce la o poziție incorectă a receptorului. Semnalele implicate în astfel de probleme sunt denumite „semnale defecte”. Aceste semnale afectează integritatea locației furnizate utilizatorului. Utilizatorul nu știe dacă poziția este corectă sau nu. Astfel, se recomandă în mare măsură monitorizarea integrității datelor GPS.

Concluzie

Se poate concluziona că în funcție de GPS este bun, dar trebuie să ținem întotdeauna o verificare a exactității rezultatelor GPS-ului. De asemenea, se poate observa că precizia poate fi mărită, dar cu costuri. În ciuda tuturor limitărilor și erorilor, GPS-ul este încă cel mai bun sistem de poziționare astăzi.

Articole recomandate

Acesta a fost un ghid pentru sistemele de poziționare globală. Aici discutăm despre introducerea, funcționarea, avantajele limitărilor și dezavantajele GPS-ului. De asemenea, puteți arunca o privire asupra articolelor următoare pentru a afla mai multe -

  1. Ce este Sistemele încorporate?
  2. Ce este proiectarea sistemului?
  3. Aplicații de inteligență artificială
  4. Ce este Spring Cloud?

Categorie:

Dezvoltare de software