Zer da Kokapen Sistema Globala? GPSa ulertzea

Posizionamendu Sistema Globala edo GPSa Satelite bidezko Nabigazio Sistema Globala da (GNSS), kokapen, nabigazio eta denborazko sistema (PNT) eskaintzen duena. Estatu Batuetako Defentsa Sailak (AEB) garatu zuen DoD) 1970eko hamarkadaren hasieran. Satelite bidezko beste Nabigazio sistema batzuk daude, besteak beste, Errusiako GLONASS, Europako Galileo eta Txinako BeiDou, baina Estatu Batuetako Kokapen Sistema Globala (GPS) eta Errusiako Nabigazio Satelitearen Sistema Globala (GLONASS) dira satelite bidezko funtzionalki oinarritutako bakarra. Nabigazio sistema 32 satelite konstelazio eta 27 satelite konstelazio dituena hurrenez hurren. GPS teknologia garatu aurretik, nabigaziorako laguntza nagusia (itsasoan, lehorrean edo uretan) mapak eta iparrorratza dira. GPSa sartzearekin batera, nabigazioa eta kokapenaren kokapena oso erraza bihurtu zen bi metroko edo gutxiagoko posizio-zehaztasunarekin. GPSaren egitura orokorra GPS egituraren ikuspegi orokorraGPS segmentuakSpazio-segmentuaKontrol-segmentua Erabiltzaile-segmentua GPSaren printzipioa lantzea Sateliteen kokapena zehaztea Sateliteen eta GPS hargailuaren arteko distantzia zehaztea. Hargailua 2-D planoan Hargailuaren kokapena 3D espazioan GPS hargailu motak Posizionamendu sistema globalaren (GPS) aplikazioak GPSaren historia GPSa AEBek LORAN (Long Range Navigation) bezalako lurreko nabigazio sistemak garatu aurretik. eta Decca Navigator System, Erresuma Batua dira nabigaziorako teknologia nagusiak. Bi teknika hauek Radio Waves-en oinarrituta daude eta barrutiak ehunka kilometro gutxira mugatzen ziren. 1960ko hamarkadaren hasieran, Estatu Batuetako Gobernu Erakundetako hiru, hau da, Aeronautika eta Espazio Administrazio Nazionala (NASA), Defentsa Saila (DoD) eta Garraio Saila. (DoT) beste hainbat erakunderekin batera satelite bidezko nabigazio sistema garatzen hasi ziren, zehaztasun handia, eguraldia independentea den funtzionamendua eta estaldura globala eskaintzeko helburuarekin. Programa hau Navigation Satellite Timing and Ranging Global Positioning System (NAVSTAR Global Positioning System) sistema bilakatu zen. Sistema hau Estatu Batuetako Militarren beharrak asetzeko sistema militar gisa garatu zen lehenik. AEBetan Militarrek NAVSTAR erabiltzen zuten nabigaziorako eta arma sistema bideratzeko eta misilak gidatzeko sistemetarako. Etsaiek nabigazio sistema hau Estatu Batuen aurka erabiltzeko aukera da zibilek bertara sartzerik ez izateko arrazoi nagusia. NAVSTAR lehen satelitea 1978an jaurti zen eta 1994an 24 sateliteen konstelazio osoa orbitan jarri zen erabat funtzionatzen du. 1996an, AEBetan Gobernuak GPSak zibilentzako duen garrantzia aitortu zuen eta erabilera bikoitzeko sistema izendatu zuen, bai militarrei bai zibilen sarbidea ahalbidetuz.GPS egituraren ikuspegi orokorra Satelite bidezko nabigazio sistemaren oinarrizko teknika Global Positioning System (GPS) hargailuaren eta distantziaren arteko distantziak neurtzea da. aldi berean behatzen diren satelite gutxi. Satelite horien posizioak ezagunak dira dagoeneko eta, beraz, satelite horietako lau eta hartzailearen arteko distantzia neurtuz, GPS hargailuaren posizioaren hiru koordenatuak, alegia. latitudea, longitudea eta altitudea ezar daitezke. Hartzailearen posizio aldaketa oso zehatz zehaztu daitekeenez, hargailuaren abiadura ere zehaztu daiteke.GPS segmentuakPosizionamendu globaleko sistema konplexu honen egitura hiru segmentu nagusitan banatzen da: Espazio segmentua, Kontrol segmentua eta Erabiltzailea. Segmentua. Honetan, kontrol segmentua eta espazio segmentua Estatu Batuetako Aire Armadak garatu, ustiatu eta mantentzen ditu. Ondorengo irudiak GPS sistemaren hiru segmentuak erakusten ditu.Espazio-segmentua GPSaren espazio-segmentua (SS) Lurraren inguruan orbita zirkularretan gutxi gorabehera orbitan dabiltzan 24 satelite konstelazio batek osatzen du. Sateliteak sei plano orbitaletan kokatuta daude lau satelitez osatutako plano orbital bakoitzarekin. Plano orbitalen inklinazioa eta sateliteen kokapena modu jakin batean antolatuta daude, gutxienez sei satelite Lurreko edozein lekutatik beti ikusmenaren lerroan kokatuta daudelarik. GPSa konstelazioaren antolaketara Sateliteak Lurraren Orbitan (MEO) kokatzen dira, gutxi gorabehera 20,000 KM-ko altueran. Erredundantzia handitzeko eta zehaztasuna hobetzeko, konstelazioko GPS sateliteen kopurua 32ra igo da, eta horietatik 31 satelite funtzionatzen ari dira. eta jarraipen estazioak. Kontrol segmentuaren zeregin nagusia GPS sateliteen kokapenaren jarraipena egitea da eta orbita egokietan mantentzea laguntza maniobra komandoekin. Gainera, kontrol sistemak taula gainean sistemaren osotasuna, baldintza atmosferikoak, erloju atomikoen datuak ere zehazten eta mantentzen ditu. eta beste parametro batzuk.GPS Kontrol Segmentua lau azpisistematan banatzen da berriro: Kontroleko Estazio Master Berria (NMCS), Kontroleko Estazio Master Ordezkoa (AMCS), lau Lurreko Antena (GA) eta Monitor Estazioen (MS) mundu osoko sarea. GPS Satelite Konstelazioaren kontrol-nodo nagusia Master Control Station (MSC) da. Schriever Air Force Base-n dago, Colorado-n, eta 24 × 7 funtzionatzen du. Kontrol-estazio nagusiaren ardura nagusiak hauek dira: Satelite bidezko mantentze-lana, karga jarraipena, erloju atomikoak sinkronizatzea, Sateliteen maniobra, GPS seinalearen errendimendua kudeatzea, Nabigazio-mezuen datuak kargatzea, detektatzea GPS seinaleztapenaren hutsegiteak eta hutsegite horiei erantzutea. Hainbat monitore estazio (MS) daude, baina horietako sei garrantzitsuak dira. Hawaii, Colorado Springs, Ascension Island, Diego Garcia, Kwajalein eta Canaveral lurmuturrean daude. Monitor Estazio hauek etengabe jarraitzen dute sateliteen posizioa eta datuak Master Control Stationera bidaltzen dira azterketa gehiago egiteko. Datuak sateliteei transmititzeko, lau Lurreko Antena (GA) daude Ascension Island, Cape Canaveral, Diego Garcia eta. Kwajalein. Antena hauek sateliteei datuak estekatzeko erabiltzen dira eta datuak erlojuaren zuzenketa, telemetria komandoak eta nabigazio mezuak bezalakoak izan daitezke.Erabiltzaile segmentua GPS sistemaren Erabiltzaile segmentua teknologiaren azken erabiltzailea da, hala nola, zibilak eta militarrak nabigaziorako, zehatzak edo estandarrak. kokatzea eta tenporizazioa. Orokorrean, GPS zerbitzuetara sartzeko, erabiltzaileak GPS hargailuak izan behar ditu, hala nola GPS modulu autonomoak, GPS gaitutako telefono mugikorrak eta GPS kontsola dedikatuak. GPS hargailu horiekin, erabiltzaile zibilek posizio estandarra, zehatza denbora eta abiadura militarrek kokapen zehatza egiteko, misilen gidaritzarako, nabigaziorako eta abar erabiltzen dituzten bitartean GPSaren lanerako printzipioa GPS hargailuen laguntzarekin, objektu baten posizioa Lurreko edozein lekutan kalkula dezakegu, bi dimentsioko edo hiru dimentsiotako espazioan. . Horretarako, GPS hargailuek Trilateration izeneko metodo matematikoa erabiltzen dute, objektu baten posizioa objektuaren eta dagoeneko ezagunak diren posizioak dituzten beste objektu batzuen arteko distantzia neurtuz zehazteko metodoarekin. Beraz, GPS hargailuen kasuan, ordenan hartzailearen kokapena jakiteko, hargailuaren moduluak bi gauza hauek jakin behar ditu: • Sateliteen kokapena espazioan eta • Sateliteen eta GPS hargailuaren arteko distantzia Sateliteen kokapena zehaztea Sateliteen kokapena zehazteko. sateliteen bidez, GPS hargailuek GPS sateliteek igorritako bi datu mota erabiltzen dituzte: Almanac Datuak eta Efemeride Datuak. GPS Sateliteek bere gutxi gorabeherako kokapena transmititzen dute etengabe. Datu horri Almanakoko datuak deitzen zaizkio, satelitea orbitan mugitzen denean aldian behin eguneratzen direnak. Datu hauek GPS hargailuak jaso eta memorian gordetzen ditu. Almanakako datuen laguntzarekin, GPS hargailuak sateliteen orbitak eta sateliteak non egon behar diren zehazteko gai izan daiteke. Espazioko baldintzak ezin dira aurreikusi eta sateliteek desbideratzeko aukera handia dago. beren benetako bidea. Kontrol Geltoki Nagusiak (MCS) monitore estazioekin (MS) eskainitakoarekin batera sateliteen ibilbidea jarraitzen dute, besteak beste, altuera, abiadura, orbita eta kokapena. sateliteetara bidalita, posizio zehatzean egon daitezen. MCSk satelitera bidalitako datu orbital honi Efemeride Datu deritzo. Sateliteak, datu hauek jasotzean, bere posizioa zuzentzen du eta datu hauek GPS Hargailura ere bidaltzen ditu. Bi datuen laguntzaz alegia. Almanaka eta efemeridea, GPS hargailuak sateliteen posizio zehatza jakin ahal izango du denbora guztian. Sateliteen eta GPS hargailuaren arteko distantzia zehaztea GPS hargailuaren eta sateliteen arteko distantzia neurtzeko, denborak eginkizun nagusia du. Sateliteak GPS hargailuarekiko duen distantzia kalkulatzeko formula honako hau da: Distantzia = Argiaren abiadura x Satelite seinalearen igarotze denbora Hemen, igarotze denbora Satelite seinaleak hartzen duen denbora da (Seinale irrati uhinen moduan, Sateliteak GPS hargailura bidalita) hargailura iristeko.Argiaren abiadura balio konstantea da eta C = 3 x 108 m / s-ren berdina da. Denbora kalkulatzeko, lehenik eta behin Sateliteak bidalitako seinalea ulertu behar dugu. Satelite bidez igorritako transkodetutako seinaleak Pseudo Random Noise (PRN) deritzo. Sateliteak kode hau sortu eta igortzen hasten den neurrian, GPS hargailua ere kode bera sortzen hasten da eta sinkronizatzen saiatzen da. Ondoren, GPS hargailuak hargailuak sortutako kodeak igorri duen denborak zenbat denbora izan behar duen kalkulatzen du igorritako satelitearekin sinkronizatu aurretik. kodea. Sateliteen kokapena eta GPS hargailuarekiko duten distantzia jakin ondoren, GPS hargailuaren kokapena 2D espazioan edo 3D espazioan jakiteko, honako metodo hau erabil daiteke. Hargailuaren kokapena 2-D planoan objektuaren edo GPS hargailuaren kokapena 2 - Dimentsioko espazioan kokatzeko XY Plane bat, aurkitu behar duguna GPS hargailuaren eta bi sateliteen arteko distantzia da. Izan bedi D1 eta D2 hargailuaren distantzia 1. satelitetik eta 2. satelitetik hurrenez hurren. Orain, sateliteak erdian eta D1 eta D2 erradioa daudela, marraztu haien inguruan bi zirkulu XY plano batean. Kasu honen irudikapen irudikoa hurrengo irudian ageri da. Goiko iruditik argi dago GPS hargailua bi zirkuluek gurutzatzen dituzten bi puntuetako edozeinetan koka daitekeela. Sateliteen gaineko eremua baztertzen bada, GPS hargailuaren kokapena sateliteen azpian dauden zirkuluen ebakidura puntuan zehaz dezakegu. Bi sateliteen distantzia informazioa nahikoa da GPS hargailuaren kokapena zehazteko. 2-D edo XY plano bat. Baina benetako mundua 3 dimentsiotako espazioa da eta GPS hargailuaren 3 dimentsioko posizioa zehaztu behar dugu bere Latitudea, Longitudea eta Altitudea. GPS hargailuaren 3 dimentsioko kokapena zehazteko urratsez urrats prozedura bat ikusiko dugu. Hargailuaren kokapena 3D espazioan Eman dezagun sateliteen kokapena GPS hargailuarekiko dagoeneko ezagutzen direla. 1. satelitea hargailutik D1 distantziara badago, argi dago hargailuaren posizioa 1. satelitea zentro gisa eta D1 erradio gisa eratzen den esferaren gainazalaren edozein lekutan egon daitekeela. hargailutik bigarren satelite bat (2. satelitea) D2 da, orduan hargailuaren posizioa mugatu egin daiteke zentroko hurrenez hurren D1 eta D2 erradioekin bi esferak D1 eta D2 XNUMX eta XNUMX sateliteekin zentroetan hurrenez hurren osatzen duten zirkulura. , GPS hargailuaren posizioa elkarguneko zirkuluaren puntu batera murriztu daiteke. GPS hargailutik D3 distantziara duen hirugarren satelite bat (3. satelitea) gehitzen badugu lehendik dauden bi sateliteetara, hartzailearen kokapena hiru esferen arteko elkargunera mugatuko da. bi puntuetako edozein. Denbora errealeko egoeretan, GPS Hargailuaren anbiguotasuna bi posizioetatik batean kokatuta egotea ez da bideragarria. Hau laugarren satelite bat (4. satelitea) hartzailetik D4 distantziarekin sartuz konpondu daiteke. Laugarren sateliteak GPS hargailuaren kokapena seinalatu ahal izango du lehenago hiru satelite baino lehen zehaztu ziren bi kokapen posibleetatik. Hori dela eta, denbora errealean, gutxienez 4 satelite behar dira objektuaren kokapen zehatza zehazteko. Egia esan, GPS Sistemak Lurreko edozein lekutan kokatutako objektu batek (GPS hargailua) gutxienez 6 satelite ikus ditzake beti. GPS hargailuen GPSa zibilek eta militarrek erabiltzen dute. Hori dela eta, GPS hargailu motak GPS hargailu zibilak eta GPS hargailu militarrak sailka daitezke. Baina sailkapen modu estandarra hargailuak antzeman dezakeen kode motan oinarritzen da. Funtsean, GPS satelite batek igortzen dituen bi kode mota daude: Coarse Acquisition Code (C / A Code) eta P - Code. GPS hargailu kontsumitzaileek C / A kodea soilik hauteman dezakete. Kode hau ez da zehatza eta, horregatik, kokapen sistema zibilari Posizionamendu Zerbitzu Estandarra (SPS) deitzen zaio. Bestalde, P - kodea militarrek erabiltzen dute eta oso zehatza den kodea da. Militarrek erabiltzen duten kokapen sistemari Precise Positioning Service (PPS) deitzen zaio. GPS hargailuak seinale horiek deskodetzeko gaitasunaren arabera sailka daitezke. Komertzialki eskuragarri dauden GPS hargailuak sailkatzeko beste modu bat seinaleak jasotzeko gaitasunean oinarritzen da. Metodo hau erabiliz, GPS hargailuak honela bana daitezke: Bakarra - Maiztasun Kode Hargailuak Bakarra - Maiztasun Garraiolaria - Leundutako Kode Hargailuak Bakarra - Maiztasun Kodea eta Garraiolarien Hargailuak Bikoitza - Maiztasun Hargailuak Posizionamendu Globaleko Sistemaren (GPS) aplikazioak GPSa azpiegitura globalaren funtsezko zati bihurtu da. Interneten antzekoa. GPSa funtsezko elementua izan da bizitza modernoko alderdi desberdinetan hedatutako aplikazio sorta zabala garatzeko. Eskala handiko fabrikazioa handitzeak eta osagaiak miniaturizatzeak GPS hargailuen prezioa murriztu du. GPSak zeregin garrantzitsua betetzen duen aplikazioen zerrenda txiki bat aipatzen da jarraian. Nekazaritza modernoak produkzioan hazkundea izan du GPSaren laguntzarekin. Nekazariek GPS teknologia erabiltzen dute gailu elektroniko modernoekin batera, eremuaren, batez besteko etekinaren, erregaiaren kontsumoaren, egindako distantziaren eta abarren inguruko informazio zehatza lortzeko. Automobilen arloan, ibilgailu gidatu automatizatuak dira gehien erabiltzen direnak industria edo kontsumo aplikazioetan. GPSak ibilgailu hauek gaitzen ditu nabigazioan eta kokapenean. Zibilek GPS hargailuak erabiltzen dituzte nabigazio helburuetarako. GPS hargailua modulu dedikatu bat edo modulu txertatu bat izan daiteke telefono mugikorretan eta eskumuturreko erlojuetan. Oso lagungarriak dira trekkingean, errepideko bidaietan, gidatzeko eta abarretan. Ezaugarri gehigarriak ibilgailuaren denbora eta abiadura zehatzak dira. Suteak eta anbulantziak bezalako larrialdi zerbitzuek hondamendiaren kokapena GPS bidez kokatzeaz baliatzen dira eta garaiz erantzuteko gai dira. Militarrak doitasun handiko GPS hargailuak erabiltzen ditu nabigaziorako, helburuen jarraipena egiteko, misiletarako. orientazio sistemak, etab. GPSa erabiltzen ari den edo etorkizunean erabilera esparru handia duten beste hainbat aplikazio daude. Lotutako mezuak: Haririk gabeko komunikazioa: sarrera, motak eta aplikazioak Multiplexer eta Demultiplexer

Utzi mezu bat 

Mezu zerrenda