Bevezetés a globális helymeghatározó rendszerekbe

Elvesztette valaha a pénztárcáját, és nem találta meg azt, vagy bármelyik holmiját, amelyből hiányzott, és nem volt képes nyomon követni? Ez az a hely, ahol a globális helymeghatározó rendszerek kijönnek a meneküléshez, és felvidíthatnak. Manapság a GPS olyan kifejezés, amely nem igényel sok bevezetést. A GPS mindennapi életünk óriási részét képezi, a kereséstől az utazásig, a helymeghatározástól az elérésig, valamint a megtalálástól a követésig és az összeköttetésig. Az Egyesült Államok Védelmi Minisztériuma 1973-as létrehozása óta a GPS már jelentős szerepet tölt be az emberiségben, és kétségkívül bizonyította fontosságát mindannyiunk számára.

A GPS, amint a neve is sugallja, a Global Positioning System globálisan megmutatja bármely objektum helyzetét, azaz az egész bolygóhoz, a Föld bolygóhoz viszonyítva, egy műholdas navigációs rendszer segítségével, amelyben sok műhold a Föld körül forog keressen egy tárgyat. Ez tudatja Önnel, hogy egy adott objektum pontosan hol található, vagy éppen a múltban volt, a sebessége egy időben, egész nap, függetlenül az időjárási körülményektől, a világ bármely pontján.

Az eredetileg az Egyesült Államok katonai szolgálatai számára fejlesztették ki, és nagyon alacsony költséggel közzétették. Manapság a GPS-vevőket mindenféle kereskedelmi termékhez, például mobiltelefonokhoz, okostelefonokhoz, órákhoz, autókhoz, kerékpárokhoz stb. Csatlakoztatják. Valójában a GPS-t olcsóbbá tették, hogy bármilyen apró tárgyhoz felhasználhassa.

Globális helymeghatározó rendszerek (GPS) működése

A GPS a „háromszög” matematikai elvét használja az objektum helyzetének meghatározására. Ez egy több mint 30 műholdból álló rendszer, amely a Föld körül kering.

A GPS működésében részt vevő szervezetek a következők:

  1. Műholdak (az űrszegmens)
  2. Irányítórendszer (az amerikai katonaság működteti)
  3. Jelzések
  4. Jelvevő (felhasználói szegmens - polgári és katonai felhasználók antennájukkal ellátott GPS-készülékeikkel)
  • A műholdak helyzete a jelek alapján ismert, amelyeket a rádióerősítőhöz sugároznak.
  • Ezeket a jeleket a vevőegységek fogadják, amelyeket a elhelyezni kívánt objektumokba csatlakoztatnak.
  • Fontos szempont, hogy legalább 4 műholdra van szükség a vevő pontos földi helyzetének meghatározásához.
  • 3 műholdat használnak a helymeghatározáshoz.
  • A 4. műholdat a műholdak célpontjának megerősítésére használják.
  • A GPS-vevő az információt a műholdasól veszi, és a háromszögelési módszer segítségével határozza meg a felhasználó pontos helyzetét.

A GPS előnyei és hátrányai

Az alábbiakban bemutatjuk a globális helymeghatározó rendszerek előnyeit és hátrányait:

Előnyök

  • Nagyszerű eszköz katonai, polgári és kereskedelmi felhasználók számára
  • Vezeték nélküli autók, járműkövető rendszerek, GPS-alapú navigációs rendszerek fordulóról-fordulásra és pont-pont irányokat biztosítanak
  • A GPS nagyon gyorsan követ egy objektumot

hátrányok

  • Pontossággal kapcsolatos kérdések a városi területeken
  • Gyenge jelek (tehát nem sok hasznos vízben, beltéri vagy sűrű területeken)

A globális helymeghatározó rendszerek hibái

A GPS műholdakat, vevőket, műholdak és vevők közötti jelátvitelt foglal magában. Tehát hibák jelentkezhetnek a fent említett három entitás bármelyikében.

  • Hibák a jelátvitelben

Mint tudjuk, hogy a Föld körül keringő GPS műholdak jeleinek el kell érniük a vevőt, és ehhez a jeleknek a Föld légkörén át kell haladniuk. Először, a jelek az Ionoszférán (a légkör legfelső részén), majd a Troposzféra (a légkör legalacsonyabb részén) keresztül mennek keresztül. Így a GPS-jelet a légkör kétszer befolyásolja, amelynek következtében a jelek hibaszáma nullától 30 méterig terjedhet.

  • Műholdas hibák

Az első hiba a műholdas helyzet hibája. Mivel a műholdak helyzete egy előrejelzés, amelyet a GPS vezérlőállomások által a műholdak korábbi megfigyelései alapján számítottak ki, az előrejelzéseket nem lehet abszolút pontossággal megtenni, az előrejelzések pontatlanok.

Így a „műholdas üzenetben” található műholdak helyzete nem pontos, ezért az objektum kiszámított helyzete néha helytelen.

Másodszor, vannak műholdas óra hibák. Mivel a műholdakban használt atomórák nem tökéletesek, a jelek által a vevőkészülékek eléréséhez szükséges utazási idő mérése, valamint a műholdas és a vevőkészülék közötti távolság sérült.

  • A vevőnél előforduló hibák

Négy fő hiba fordul elő a vevő végén vagy annak antennáján:

1. Vevő órahiba: A vevőnek van egy órája a műholdas belüli órához történő összehasonlításhoz a jel utazási idejének mérésére. Ennek az óranek olyan hibái vannak, amelyeket „vevőóra hibáinak” neveznek.

2. Mérési zaj : Ez a tartományméréshez használt „vonalzó” típusától függ. A GPS jeleknek 3 vonalzó van

  • Durva beszerzési (C / A) kód
  • P-kód
  • Hordozó fázis

Ezek az uralkodók lehetővé teszik néhány méter, néhány deciméter és néhány milliméter pontosságát.

3. Többutas út hibák: Ezek az épületek vagy más tárgyak által a műholdak által közvetített közvetlen jeleket zavaró jelek visszatükröződése miatt fellépő hibák .

4. Antennamozgási hibák: Ezek az antenna elektromos referenciapontjának vagy fázispontjának mozgása miatt fordulnak elő, miközben a jeleket különböző irányokból veszik.

A globális helymeghatározó rendszerek korlátozásai

Az alábbiakban bemutatjuk a GPS néhány korlátozását:

1. A jelek vétele

Mivel a GPS-vevőnek legalább 4 GPS-műholdról folyamatos jelvételt igényel, ha víz, falak, talaj vagy egyéb akadályok vannak a jelek utazási útvonalán, akkor a jelek nem képesek áthatolni ezeket az akadályokat. Ilyen esetekben a GPS-műholdak GPS-képessége nagyon korlátozott. Mint a hatalmas felhőkarcolóval rendelkező városi területeken, a jelek hosszú ideig hiányoznak.

2. Pontosság

Bármely rendszer, amely mérést igényel, hibás lehet. A GPS nem különbözik ettől. Mivel sok mérést végeznek a GPS-ben, nagyon sok lehetőség van pontatlanságra az objektum pontos helyének megadásakor.

3. Integritás

A rádióerősítő információkat kér a műholdaktól, „műholdas üzeneteknek” nevezett jeleket küld a rádióerősítőnek, amelyek kódolt információkat tartalmaznak a műholdas távolságtól a rádióerősítőtől, a műholdak helyzetét stb. hogy megmutassa a helyét. De ha a műholdas pozíciót rosszul számítják, vagy ha a távolság rossz, akkor ez a vevő helytelen pozícióját eredményezi. Az ilyen problémákhoz kapcsolódó jeleket „hibás jeleknek” nevezzük. Ezek a jelek befolyásolják a felhasználó számára biztosított hely integritását. A felhasználó nem ismeri azt a tényt, hogy helyzete helyes-e vagy sem. Ezért nagyon ajánlott a GPS-adatok integritásának ellenőrzése.

Következtetés

Megállapítható, hogy a GPS-től függően jó, de mindig ellenőrizni kell a GPS eredmények pontosságát. Azt is megfigyelhetjük, hogy a pontosság növelhető, de költségekkel. Minden korlátozás és hiba ellenére a GPS továbbra is a legjobb helymeghatározó rendszer.

Ajánlott cikkek

Ez egy útmutató a Globális Helymeghatározó Rendszerekhez. Itt tárgyaljuk a GPS bevezetését, működését, korlátozó előnyeit és hátrányait. Lehet, hogy megnézi a következő cikkeket is, ha többet szeretne megtudni -

  1. Mi az a beágyazott rendszerek?
  2. Mi a rendszer tervezése?
  3. Mesterséges intelligencia alkalmazások
  4. Mi a Spring Cloud?

Kategória:

Szoftverfejlesztés