X'inhi s-Sistema ta' Pożizzjonament Globali? Nifhmu l-GPS

Sistema ta' Pożizzjonament Globali jew GPS hija Sistema Globali ta' Navigazzjoni bis-Satellita (GNSS) li tipprovdi sistema ta' pożizzjonament, navigazzjoni u ħin (PNT). Ġie żviluppat mid-Dipartiment tad-Difiża tal-Istati Uniti (US DoD) fil-bidu tas-snin sebgħin. Hemm sistemi oħra ta’ Navigazzjoni bbażati fuq is-Satellita bħall-GLONASS tar-Russja, il-Galileo tal-Ewropa u l-BeiDou taċ-Ċina, iżda s-Sistema ta’ Pożizzjonament Globali (GPS) tal-Istati Uniti u s-Sistema Globali ta’ Navigazzjoni bis-Satellita tar-Russja (GLONASS) huma l-uniċi bbażati fuq is-Satelliti kompletament funzjonali. Sistema ta' navigazzjoni bi 1970 kostellazzjoni tas-satellita u 32 kostellazzjoni tas-satellita rispettivament. Qabel l-iżvilupp tat-Teknoloġija tal-GPS, l-għajnuna ewlenija għan-navigazzjoni (fil-baħar, fl-art jew fl-ilma) huma mapep u boxxla. Bl-introduzzjoni tal-GPS, in-navigazzjoni u l-pożizzjonament tal-lokazzjoni saru faċli ħafna bi preċiżjoni tal-pożizzjoni ta’ żewġ metri jew inqas.Storja ġenerali tal-GPSGPS Ħarsa ġenerali tal-Istruttura Segmenti tal-GPSSegment tal-Ispazju Segment tal-KontrollSegment tal-Utent Prinċipju ta’ Ħidma tal-GPSDeterminazzjoni tal-Post tas-Satelliti Determinazzjoni tad-Distanza bejn is-Satelliti u r-Riċevitur tal-GPS Riċevitur fi Pjan 2-DPożizzjoni tar-Riċevitur fl-Ispazju 3D Tipi ta’ Riċevituri tal-GPS Applikazzjonijiet tas-Sistema ta’ Pożizzjonament Globali (GPS) Storja tal-GPS Qabel l-iżvilupp tal-GPS, sistemi ta’ navigazzjoni bbażati fuq l-art bħal LORAN (Navigazzjoni ta’ Distanza Twila) mill-Istati Uniti u Decca Navigator System mir-Renju Unit huma t-teknoloġiji ewlenin għan-navigazzjoni. Dawn iż-żewġ tekniki huma bbażati fuq Radju Waves u l-firxiet kienu limitati għal ftit mijiet ta 'kilometri. Fil-bidu tas-snin sittin, tlieta mill-Organizzazzjonijiet tal-Gvern tal-Istati Uniti jiġifieri l-Amministrazzjoni Nazzjonali tal-Aeronawtika u l-Ispazju (NASA), id-Dipartiment tad-Difiża (DoD) u d-Dipartiment tat-Trasport (DoT) flimkien ma 'diversi organizzazzjonijiet oħra bdew jiżviluppaw sistema ta' navigazzjoni bbażata bis-satellita bil-għan li tipprovdi preċiżjoni għolja, operazzjoni indipendenti mit-temp u kopertura globali. Din is-sistema l-ewwel ġiet żviluppata bħala sistema militari biex tissodisfa l-ħtiġijiet tal-Militar tal-Istati Uniti. L-Istati Uniti Il-militar uża NAVSTAR għan-navigazzjoni kif ukoll sistemi ta' mira tas-sistema tal-armi u sistemi ta' gwida tal-missili. Il-possibbiltà li għedewwa jużaw din is-sistema ta ’navigazzjoni kontra l-Istati Uniti hija r-raġuni ewlenija għaliex iċ-ċivili ma ngħatawx aċċess għaliha. L-ewwel satellita NAVSTAR tnediet fl-1978 u sa l-1994 kostellazzjoni sħiħa ta’ 24 satellita tpoġġew fl-orbita u b’hekk għamlu hija kompletament operattiva. Fl-1996, l-Istati Uniti Il-Gvern irrikonoxxa l-importanza tal-GPS għaċ-ċivili u ddikjara sistema ta’ użu doppju, li tippermetti aċċess kemm għall-militar kif ukoll għaċ-ċivili. Ħarsa ġenerali tal-Istruttura tal-GPS It-teknika fundamentali tas-sistema ta’ navigazzjoni bbażata bis-satellita Sistema ta’ Pożizzjonament Globali (GPS) hija li tkejjel id-distanzi bejn ir-riċevitur u ftit satelliti li huma osservati fl-istess ħin. Il-pożizzjonijiet ta 'dawn is-satelliti huma diġà magħrufa u għalhekk billi titkejjel id-distanza bejn erba' minn dawn is-satelliti u r-riċevitur, it-tliet koordinati tal-pożizzjoni tar-riċevitur tal-GPS jiġifieri latitudni, lonġitudni u altitudni jistgħu jiġu stabbiliti. Peress li l-bidla fil-pożizzjoni tar-riċevitur tista 'tiġi ddeterminata b'mod preċiż ħafna, il-veloċità tar-riċevitur tista' tiġi determinata wkoll. Segment. F'dan, is-segment tal-kontroll u s-segment tal-ispazju huma żviluppati, operati u miżmuma mill-Forza tal-Ajru tal-Istati Uniti. L-immaġni li ġejja turi t-tliet segmenti tas-sistema tal-GPS.Segment SpazjaliIs-Segment Spazjali (SS) tal-GPS jikkonsisti f'kostellazzjoni ta' 24 satellita li qed iduru madwar id-Dinja f'orbiti bejn wieħed u ieħor ċirkolari. Is-satelliti jitqiegħdu f'sitt pjani orbitali b'kull pjan orbitali jikkonsisti f'erba' satelliti. L-inklinazzjoni tal-pjani orbitali u l-pożizzjonament tas-satelliti hija rranġata b'mod partikolari b'tali mod li minimu ta 'sitt satelliti jkunu dejjem fil-linja tal-vista minn kwalunkwe post fid-Dinja. Niġu għall-arranġament tal-kostellazzjoni fl-ispazju, il-GPS Is-satelliti jitqiegħdu fl-Orbita tad-Dinja Medju (MEO) f'altitudni ta' madwar 20,000 KM. Biex tiżdied ir-redundancy u tittejjeb il-preċiżjoni, in-numru totali ta 'Satelliti GPS fil-kostellazzjoni żdied għal 32, li minnhom 31 satellita huma operattivi.Segment ta' KontrollIs-Segment ta 'Kontroll (CS) tal-GPS jikkonsisti f'netwerk ta' monitoraġġ u kontroll dinji u stazzjonijiet tat-traċċar. Il-kompitu primarju tas-segment tal-kontroll huwa li jsegwu l-pożizzjoni tas-Satelliti tal-GPS u jżommuhom f'orbiti xierqa bl-għajnuna tal-kmandi tal-manuvrar. Barra minn hekk, is-sistema ta 'kontroll tiddetermina wkoll u żżomm l-integrità tas-sistema abbord, kundizzjonijiet atmosferiċi, data minn arloġġi atomiċi. u parametri oħra.Is-Segment ta 'Kontroll tal-GPS għal darb'oħra huwa maqsum f'erba' sottosistemi: Stazzjon ta 'Kontroll Kaptan Ġdid (NMCS), Stazzjon ta' Kontroll Mastru Sostitut (AMCS), erba 'Antenni tal-Art (GAs) u netwerk dinji ta' Stazzjonijiet ta 'Monitoraġġ (MSs). In-nodu tal-kontroll ċentrali għall-GPS Satellite Constellation huwa l-Master Control Station (MSC). Jinsab f'Schriever Air Force Base, Colorado u jopera 24 × 7. Ir-responsabbiltajiet ewlenin tal-Master Control Station huma: Manutenzjoni tas-Satellita, Monitoraġġ tat-tagħbija, sinkronizzazzjoni tal-arloġġi atomiċi, Manuvrar tas-Satellita, ġestjoni tal-prestazzjoni tas-Sinjal tal-GPS, uploading tad-dejta tal-Messaġġ tan-Navigazzjoni, skoperta Il-fallimenti tas-Sinjali tal-GPS u r-rispons għal dawk il-fallimenti. Hemm diversi Stazzjonijiet tal-Monitoraġġ (MS) iżda sitta minnhom huma importanti. Dawn jinsabu fil-Hawaii, Colorado Springs, Ascension Island, Diego Garcia, Kwajalein u Cape Canaveral. Dawn l-Istazzjonijiet tal-Monitorjar kontinwament isegwu l-pożizzjoni tas-satelliti u d-dejta tintbagħat lill-Istazzjon tal-Kontroll Master għal aktar analiżi. Sabiex tittrażmetti d-dejta lis-satelliti, hemm erba’ Antenni tal-Art (GA) li jinsabu bħala Ascension Island, Cape Canaveral, Diego Garcia u Kwajalein. Dawn l-antenni huma wżati biex uplink data mas-satelliti u d-data tista 'tkun xi ħaġa bħall-korrezzjoni ta' l-arloġġ, Kmandi tat-Telemetrija u Messaġġi tan-Navigazzjoni. Segment ta 'UtentIs-Segment ta' Utent tas-sistema tal-GPS jikkonsisti minn utent aħħari tat-teknoloġija bħal ċivili u militari għan-navigazzjoni, preċiżi jew standard. pożizzjonament u ħin. Ġeneralment, sabiex jaċċessa s-servizzi tal-GPS, l-utent irid ikun mgħammar b'Riċevituri tal-GPS bħal Moduli tal-GPS Stand-alone, Telefowns Ċellulari li huma attivati ​​mill-GPS u Konsols tal-GPS dedikati. B'dawn ir-Riċevituri tal-GPS, l-utenti ċivili jistgħu jkunu jafu l-pożizzjoni standard, preċiża ħin u veloċità filwaqt li l-militar jużahom għal pożizzjonament preċiż, gwida tal-missili, navigazzjoni, eċċ. Prinċipju ta 'Ħidma tal-GPS Bl-għajnuna ta' Riċevituri tal-GPS, nistgħu nikkalkulaw il-pożizzjoni ta 'oġġett kullimkien fid-Dinja jew fi spazju bi-dimensjonali jew tridimensjonali . Għal dan, ir-riċevituri tal-GPS jużaw metodu Matematiku msejjaħ Trilateration, metodu li permezz tiegħu l-pożizzjoni ta 'oġġett tista' tiġi determinata billi titkejjel id-distanza bejn l-oġġett u ftit oġġett ieħor b'pożizzjonijiet diġà magħrufa. Allura, fil-każ ta 'Riċevituri tal-GPS, sabiex biex issir taf il-post tar-riċevitur, il-modulu tar-riċevitur irid ikun jaf iż-żewġ affarijiet li ġejjin:• Post tas-Satelliti fl-ispazju u• Distanza bejn is-Satelliti u r-Riċevitur tal-GPSIddetermina l-Post tas-SatellitiSabiex tiddetermina l-post tas-Satelliti satelliti, ir-Riċevituri tal-GPS jagħmel użu minn żewġ tipi ta’ dejta trażmessa mis-Satelliti tal-GPS: id-Data tal-Almanak u d-Data tal-Efemeridi. Is-Satelliti tal-GPS jittrażmettu kontinwament il-pożizzjoni approssimattiva tiegħu. Din id-dejta tissejjaħ id-dejta tal-Almanac, li tiġi aġġornata perjodikament hekk kif is-satellita jiċċaqlaq fl-orbita. Din id-dejta tiġi riċevuta mir-Riċevitur tal-GPS u maħżuna fil-memorja tiegħu. Bl-għajnuna tad-dejta tal-Almanac, ir-Riċevitur tal-GPS jista 'jkun kapaċi jiddetermina l-orbiti tas-satelliti u wkoll fejn suppost ikunu s-satelliti. Il-kundizzjonijiet fl-ispazju ma jistgħux jiġu mbassra u hemm ċans kbir li s-satelliti jistgħu jiddevjaw minn it-triq attwali tagħhom. Il-Master Control Station (MCS) flimkien mal-Monitor Stations (MS) iddedikati jsegwu l-mogħdija tas-satelliti flimkien ma 'informazzjoni oħra bħall-altitudni, il-veloċità, l-orbita u l-post. Jekk ikun hemm xi żball fi kwalunkwe mill-parametri, id-data kkoreġuta hija mibgħuta lis-satelliti sabiex jibqgħu fil-pożizzjoni eżatta. Din id-dejta orbitali mibgħuta mill-MCS lis-satellita tissejjaħ Ephemeris Data. Is-satellita, malli tirċievi din id-dejta, tikkoreġi l-pożizzjoni tagħha u tibgħat ukoll din id-dejta lir-Riċevitur tal-GPS. Bl-għajnuna kemm tad-dejta jiġifieri Almanakk u Efemeride, ir-Riċevitur tal-GPS jista ’jkun kapaċi jkun jaf il-pożizzjoni eżatta tas-satelliti, il-ħin kollu. Id-Determinazzjoni tad-Distanza bejn is-Satelliti u r-Riċevitur tal-GPS Sabiex titkejjel id-distanza bejn ir-Riċevitur tal-GPS u s-Satelliti, il-ħin qiegħed rwol ewlieni. Il-formula għall-kalkolu tad-distanza tas-satellita mir-Riċevitur tal-GPS hija mogħtija hawn taħt: Distanza = Veloċità tad-Dawl x Ħin ta ’Transitu tas-Sinjal tas-Satellita Hawnhekk, il-Ħin ta’ Transitu huwa l-Ħin meħud mis-Sinjal tas-Satellita (Sinjal fil-forma ta ’Mewġ tar-Radju, mibgħuta mis-Satellita lir-Riċevitur tal-GPS) biex tilħaq ir-Riċevitur. Il-veloċità tad-dawl hija valur kostanti u hija ugwali għal C = 3 x 108 m/s. Sabiex nikkalkulaw il-ħin, l-ewwel għandna nifhmu s-sinjal mibgħut mis-Satellita. Is-Sinjal Transkodifikat trasmess mis-Satellita jissejjaħ Pseudo Random Noise (PRN). Hekk kif is-satellita jiġġenera dan il-kodiċi u jibda jittrasmetti, ir-Riċevitur tal-GPS jibda wkoll jiġġenera l-istess kodiċi u jipprova jissinkronizzahom. kodiċi.Ladarba l-post tas-satelliti u d-distanza tagħhom mir-Riċevitur tal-GPS ikunu magħrufa, imbagħad issir taf il-pożizzjoni tar-Riċevitur tal-GPS jew fl-Ispazju 2D jew fl-Ispazju 3D jista 'jsir bl-użu tal-metodu li ġej.Pożizzjoni tar-Riċevitur fi Pjan 2-D sabiex issib il-pożizzjoni tal-oġġett jew ir-Riċevitur tal-GPS fi spazju 2 - Dimensjonali jiġifieri Pjan XY, kull ma rridu nsibu hija d-distanza bejn ir-riċevitur tal-GPS u tnejn mis-satelliti. Ħalli D1 u D2 ikunu d-distanza tar-Riċevitur mis-Satellita 1 u s-Satellita 2 rispettivament. Issa, bis-satelliti fiċ-ċentru u b'raġġ ta 'D1 u D2, iġbed żewġ ċrieki madwarhom fuq Pjan XY. Ir-rappreżentazzjoni bl-istampi ta 'dan il-każ tidher fl-immaġni li ġejja. Mill-immaġni ta' hawn fuq, huwa ċar li r-Riċevitur tal-GPS jista 'jinstab f'wieħed miż-żewġ punti fejn iż-żewġ ċrieki jaqsmu. Jekk iż-żona 'l fuq mis-satelliti hija eskluża, nistgħu nindikaw il-pożizzjoni tar-Riċevitur tal-GPS fil-punt ta' intersezzjoni taċ-ċrieki taħt is-satelliti. L-informazzjoni tad-distanza minn żewġ satelliti hija biżżejjed sabiex tiddetermina l-pożizzjoni tar-Riċevitur tal-GPS Pjan 2-D jew XY. Iżda d-dinja reali hija Spazju 3 – Dimensjonali u għandna bżonn niddeterminaw il-pożizzjoni 3 – Dimensjonali tar-Riċevitur GPS jiġifieri Latitudni, Lonġitudni u Altitudni tagħha. Se naraw proċedura pass – b’pass biex tiddetermina l-post 3 Dimensjonali tar-Riċevitur tal-GPS. Il-Pożizzjoni tar-Riċevitur fl-Ispazju 3D Ejja nassumu li l-postijiet tas-satelliti fir-rigward tar-Riċevitur tal-GPS huma diġà magħrufa. Jekk Satellite 1 jinsab f'distanza ta 'D1 mir-Riċevitur, allura huwa ċar li l-pożizzjoni tar-riċevitur tista' tkun kullimkien tal-wiċċ tal-isfera li hija ffurmata bis-satellita 1 bħala ċentru u D1 bħala r-raġġ tiegħu.Jekk id-distanza ta ' it-tieni satellita (Satellita 2) mir-riċevitur huwa D2, allura l-pożizzjoni tar-riċevitur tista 'tiġi limitata għaċ-ċirku iffurmat mill-intersezzjoni ta' żewġ sferi b'raġġi D1 u D2 bis-Satelliti 1 u 2 fiċ-ċentri rispettivament.Minn din l-immaġni , il-pożizzjoni tar-Riċevitur tal-GPS tista 'titnaqqas għal punt fuq iċ-ċirku ta' intersezzjoni. Jekk inżidu t-tielet satellita (Satellita 3) b'distanza D3 mir-Riċevitur tal-GPS għaż-żewġ satelliti eżistenti, allura l-post tar-riċevitur huwa limitat għall-intersezzjoni tat-tliet sferi jiġifieri kwalunkwe miż-żewġ punti. F'sitwazzjonijiet f'ħin reali, li jkollok l-ambigwità tar-Riċevitur tal-GPS li tinsab f'waħda miż-żewġ pożizzjonijiet mhix vijabbli. Dan jista’ jiġi solvut billi jiġi introdott ir-raba’ satellita (Satellita 4) b’distanza D4 mir-riċevitur. Għalhekk, f'ħin reali, huma meħtieġa minimu ta' 4 satelliti biex jiddeterminaw il-post eżatt tal-oġġett. Prattikament, is-Sistema tal-GPS taħdem b'tali mod li mill-inqas 6 satelliti jkunu dejjem viżibbli għal oġġett (Riċevitur GPS) li jinsab kullimkien fid-Dinja. ta 'Riċevituri tal-GPS Il-GPS huwa utilizzat kemm minn persuni ċivili u militari. Għalhekk, it-tipi ta 'riċevitur tal-GPS jistgħu jiġu kklassifikati fi Riċevituri GPS Ċivili u Riċevituri GPS Militari. Iżda l-mod standard ta 'klassifikazzjoni huwa bbażat fuq it-tip ta' kodiċi li r-riċevitur jista 'jkun kapaċi jidentifika. Bażikament, hemm żewġ tipi ta' kodiċijiet li GPS Satellite tittrażmetti: Coarse Acquisition Code (C / A Code) u P-Code. L-unitajiet tal-konsumatur tal-GPS Receiver jistgħu jindividwaw biss Kodiċi C / A. Dan il-kodiċi mhuwiex preċiż u għalhekk is-sistema ta 'pożizzjonament ċivili tissejjaħ Servizz ta' Pożizzjonament Standard (SPS). Il-Kodiċi P, min-naħa l-oħra jintuża mill-Militar u huwa kodiċi preċiż ħafna. Is-sistema ta 'pożizzjonament użata mill-militar tissejjaħ Servizz ta' Pożizzjonament Preċiż (PPS). Ir-Riċevituri tal-GPS jistgħu jiġu kklassifikati abbażi tal-kapaċità li jiddekowdja dawn is-sinjali. Mod ieħor biex jiġu kklassifikati r-riċevituri tal-GPS disponibbli kummerċjalment huwa bbażat fuq il-kapaċità li jirċievu sinjali. Bl-użu ta’ dan il-metodu, ir-Riċevituri tal-GPS jistgħu jinqasmu fi:Single – Frequency Code ReceiversSingle – Frequency Carrier – Smoothed Code ReceiversSingle – Frequency Code & Carrier ReceiversDoppju – Frequency ReceiversApplications of Global Positioning System (GPS) Il-GPS sar parti essenzjali mill-Infrastruttura Globali, simili għall-Internet. Il-GPS kien l-element ewlieni fl-iżvilupp ta' firxa wiesgħa ta' applikazzjoni li tinfirex f'aspetti differenti tal-ħajja moderna. Żieda fil-manifattura fuq skala kbira u l-minjaturizzazzjoni tal-komponenti naqqsu l-prezz tar-Riċevituri tal-GPS. Lista żgħira ta 'applikazzjonijiet fejn il-GPS għandu rwol importanti tissemma hawn taħt.L-agrikoltura moderna rat spinta fil-produzzjoni bl-għajnuna tal-GPS. Il-bdiewa qed jużaw it-Teknoloġija tal-GPS flimkien ma 'apparati elettroniċi moderni biex jiksbu informazzjoni preċiża dwar iż-żona tal-qasam, ir-rendiment medju, il-konsum tal-fjuwil, id-distanza koperta, eċċ. Fil-qasam tal-karozzi, vetturi gwidati awtomatizzati huma l-aktar użati fl-applikazzjonijiet industrijali jew tal-konsumatur. Il-GPS jippermetti lil dawn il-vetturi fin-navigazzjoni u l-ippożizzjonar. Iċ-Ċivili jużaw Riċevituri tal-GPS għall-iskop tan-navigazzjoni. Ir-riċevitur tal-GPS jista 'jkun modulu dedikat jew modulu inkorporat fit-telefowns ċellulari u l-arloġġi tal-polz. Huma utli ħafna fit-trekking, vjaġġi bit-triq, is-sewqan, eċċ. Karatteristiċi addizzjonali jinkludu ħin preċiż u veloċità tal-vettura. Servizzi ta 'emerġenza bħan-nar u l-ambulanza jibbenefikaw mill-ippożizzjonar preċiż tal-post tad-diżastru bil-GPS u jistgħu jkunu kapaċi jirrispondu fil-ħin. sistemi ta’ gwida, eċċ. Hemm bosta applikazzjonijiet oħra fejn qed jintuża l-GPS jew ambitu kbir ta’ użu fil-futur.Karigi Relatati:Komunikazzjoni mingħajr Fili: Introduzzjoni, Tipi u ApplikazzjonijietMultiplexer u DemultiplexerGħaliex l-Internet Tiegħek Ikompli Skonnettja?

Ħalli messaġġ 

Lista messaġġ