Ce este și cum funcționează sistemul de navigație GPS

Sistem de poziționare globală (GPS) - un sistem de navigație prin satelit, formată din lucrători într-o rețea de 24 de sateliți unificate la 6 altitudine orbita de aproximativ 17 000 km deasupra suprafeței Pământului.

Unul dintre principalele avantaje față de sistemele bazate pe sol pre-existente GPS este tot de vreme. Nu contează în ce scop utilizați de navigare, GPS-receptor este gata pentru a arăta locația - și doar când ai nevoie de ea.

Ce fel de informații trimite GPS-satelit? semnalul său cuprinde așa-numitul "Cod pseudo-aleatoare" (PRN - pseudo-aleatoare de cod), efemeride (ephimeris) și un almanah (Almanahul). Codul pseudoaleator este utilizat pentru a identifica satelitul de transmisie. Toți sunt numerotate de la 1 la 32, iar acest număr este afișat pe ecranul GPS-receptor în timpul funcționării. De ce este numărul de PRN-un număr mai mare decât numărul de sateliți (24)? Acest lucru facilitează menținerea utilizatorilor GPS: noul satelit poate fi lansat, testate și puse în funcțiune înainte de a nu vechi. Acest satelit va fi atribuit un nou număr de (1-32).

Datele efemeride sunt transmise în mod constant de către fiecare satelit, conține informații importante, cum ar fi starea satelitului (de lucru sau nelucratoare), data și ora curentă. Fără acest lucru, GPS-receptor nu știe, în special, în ce zi și la ce oră este. În plus, după cum vom vedea, această parte a semnalului este esențială pentru a determina locația.

Datele almanah sugerează că, în cazul în care în timpul zilei ar trebui să fie toți sateliții GPS activat. Fiecare dintre ele trece un almanah care conține parametrii orbitei sale, precum și toți ceilalți sateliți.

Poate că acum imaginea de modul GPS, ar trebui să devină un pic mai clar pentru tine. Fiecare satelit transmite un semnal, care, vorbind la figurat, înseamnă: „I - X prin satelit, acum poziția mea Y, mesajul a fost trimis în timpul Z“. Desigur, este - o simplificare, dar va ajuta să înțeleagă ideea.

GPS-receptor recepționează mesajul și stochează efemeridele și almanah pentru o utilizare viitoare. Aceeași informație este utilizată pentru setarea sau ceasul receptorului de corecție. Astfel, pentru a determina locația de GPS-receptor compară timpul este trimis un semnal de satelit cu momentul în care este primit pe Pământ. Această diferență de timp spune receptorul despre distanța unui anumit satelit. Dacă vom adăuga informațiile despre distanța, măsurată la alți câțiva sateliți, putem triangula locația ei. Aceasta este exact ceea ce face ca GPS-receptor. Cu semnale de la cel puțin trei sateliți, se poate determina latitudinea și longitudinea - aceasta se numește o fixare bidimensional. Dacă patru sau mai mulți sateliți, GPS-receptor poate determina poziția în spațiul 3-dimensional, adică, precizați latitudinea, longitudinea și altitudinea. urmărirea în mod constant locația pentru ceva timp, receptorul poate calcula, de asemenea, viteza și direcția de mișcare dumneavoastră (mă refer la așa-numita „viteza la sol“ și „curs pe teren“).

Aceasta a fost o veste bună, acum - rău! Ceea ce face ca GPS-receptor pentru a lucra mai mult de capacitățile lor maxime? Există mai mulți factori care contribuie la determinarea erorii de locație nu este posibil să se obțină cea mai bună precizie. Primul și cel mai important dintre acestea este așa-numitul "Acces selectiv" (SA - Disponibilitatea selectiva). SA - este o reducere deliberată în acuratețea civililor navigatoare-GPS, realizat de Departamentul Apararii al SUA. SA conduce la o scădere a preciziei unui maxim de 100 de metri. Desigur, introducerea de eroare, de obicei, nu atinge această valoare, dar valoarea de 30 de metri și mai mult - nu sunt mai puțin frecvente.

De ce există o SA? Inițial, GPS-ul a fost proiectat și construit pentru scopuri militare. În ceea ce privește punerea sa în aplicare, a devenit clar că acesta poate fi utilizat cu succes pentru un număr de aplicații civile. La începutul anilor '80, în discursul său prezidențial, Ronald Reagan a anunțat că GPS-ul va fi disponibil pentru toată lumea - cu singura excepție că cea mai mare precizie va fi lăsată la armată. De atunci, la începutul lansarea regulată a sateliților cu SA. Astăzi, toate GPS-sateliți existente sunt capabile să și utilizate în practica SA. Un bob de adevăr în SA - nu oferă organizațiilor militare sau teroriste ale inamicului de a utiliza precizia maximă GPS.

Un alt factor care afectează acuratețea GPS este geometria prin satelit. În termeni simpli, conceptul de „geometrie prin satelit“ se referă la modul în care sunt aranjate în raport cu celălalt și GPS-receptor. În cazul în care, de exemplu, receptorul „vede“ patru sateliți și toate patru sunt situate în partea de nord și vest, geometria satelit este destul de slabă. Și în măsura în care receptorul nu fie în măsură să determine locația. De ce? Deoarece toate distanțele măsurate la sateliți, se va afla într-o direcție globală. Acest lucru înseamnă că triangulația este slabă și că zona de intersecție a liniilor construite pentru a fi destul de mare (de exemplu, poziția probabilă a regiunii va avea un spațiu considerabil și indică coordonatele nu pot fi sigur). În acest caz, chiar dacă receptorul oferă unele valori de coordonate, exactitatea lor nu este suficient de bun (eventual 100-150 m).

Dacă aceste patru sateliți vor fi în direcții diferite, atunci precizia va crește în mod semnificativ. Să presupunem că acestea sunt distanțate în mod egal pe fiecare parte a orizontului - în partea de nord, est, sud și vest. Apoi, în mod evident, geometria va fi foarte bun. Zona definită de intersecția liniilor corespunzătoare vor fi mici, și putem fi siguri de corectitudinea poziției calculate. În acest caz, chiar dacă luăm în considerare efectul SA, precizia poate să nu fie mai mică de 30 m.

geometria prin satelit este deosebit de important atunci când se utilizează GPS-receptor în mașină, printre clădiri înalte, în munți sau canioanele adânci. În cazul în care semnalele de la mai mulți sateliți sunt protejate, precizia poziției va depinde de sateliți „vizibile“ (și numărul lor - capacitatea de a face calcule în general). Cea mai mare parte a cerului este ascuns de obiecte artificiale sau naturale, cu atât mai dificil de a determina poziția. Modele de bune GPS-receptoare nu doar arată cât de mulți sateliți sunt la vedere, dar, de asemenea, în cazul în care acestea sunt situate pe cer (direcția și altitudinea), astfel încât să puteți determina dacă semnalul nu este protejat de satelit.

O altă sursă de eroare este de satelit de la semnalele pe mai multe obiecte diferite. (Acasă, ne întâlnim cu fenomenul sub forma unei imagini aspect bifurcate pe ecranul televizorului.) În cazul în care semnalul GPS multipath apare în interacțiunea cu clădiri sau teren înainte de a ajunge la antena de recepție. Un astfel de semnal necesită mai mult timp pentru a ajunge la receptor decât intenționat. Această creștere a timpului face ca receptorul să creadă că satelitul se află la o distanță mai mare decât este de fapt, iar acest lucru crește eroarea în determinarea poziției. Astfel de reflecții, în cazul în care există, ei pot adăuga la aproximativ 5 m în eroare totală.

Există și alte surse de eroare? Desigur. De exemplu, întârzierea de propagare datorită diferitelor fenomene meteorologice. Sau o eroare de funcționare ceasul receptorului. Cu toate acestea, GPS-urile sunt proiectate astfel încât, dacă este posibil, să le compenseze și trebuie să spun, ei face față cu această sarcină destul de bine. Cu toate acestea, pot apărea încă puține distorsiuni. Pentru cei interesați, se poate observa că întârzierea semnalului înseamnă reducerea vitezei de propagare la trecerea ionosferă și troposferă Pământului. În spațiu, semnalele radio se propagă cu viteza luminii, dar în contact cu ei în atmosfera ionizata Pământului, ele sunt încetinit considerabil.

Doar cât de exacte GPS-ul în practică? Ordinare civile GPS-receptoare furnizează precizia 20-70 m, în funcție de SA existente în prezent, numărul de sateliți vizibili și geometria lor. dispozitive mai sofisticate și scumpe, în picioare câteva mii de dolari, poate fi o precizie de câțiva centimetri, folosind nu o oda, dar mai multe frecvențe radio. Cu toate acestea, precizia civililor, chiar obișnuiți de GPS-receptoare poate fi mărită la 4 m sau mai mult (în unele cazuri - până la 1 m), cu ajutorul așa-numitul Differential GPS (DGPS). DGPS folosește o suplimentare, fixat într-un singur punct receptor GPS pentru a determina corectarea semnalelor de satelit. Deoarece mărimea corecției necesare este raportată la GPS-receptor? În prezent, există mai multe servicii gratuite și plătite de acest gen din lume.

De exemplu, US Coast Guard și US Army Corps a Inginerilor transmite GPS-corecție prin intermediul semnalizatoarelor marine. Ei lucrează într-o gamă de 283.5-325.0 kHz și le puteți utiliza în mod gratuit. Singura ta de cost, dacă doriți să utilizați serviciile acestor servicii, vor dobândi DGPS-receptor. Acest receptor este conectat la GPS-navigator printr-un cablu cu 3 fire, la care se transmite corecția sub formă de serie convențional într-un format numit RTCM SC-104.

Plătiți DGPS-servicii care operează în banda VHF, sau radiodifuziune exercitarea prin intermediul sateliților. Firește, în aceste cazuri, veți avea nevoie de un DGPS-receptor special pentru primirea de corecție și a le transfera la GPS-navigator. Pretul depinde de precizia cerută.

Ce GPS-receptor va fi cel mai bun pentru tine? Aici este, întrebarea mare, nu-i așa? Și, desigur, cel mai dificil, deoarece Răspunsul este afectată de mai mulți factori diferiți.

Acesta ar trebui să-l folosească? La urma urmei, cel mai dificil - este de a găsi un dispozitiv care este potrivit pentru nevoile dumneavoastra. Dacă aveți nevoie de un receptor care urmează să fie instalat în tabloul de bord al fuzelajului, manualul de navigator pentru recreere ar fi de nici un interes. Pentru a restrânge gama de căutare, trebuie să te uiți cu atenție ce sunt disponibile pentru nevoile dvs. specifice instrumentelor.

După aceea, în unele cazuri, puteți avea în continuare o gamă suficient de largă de modele. De exemplu, dacă preferați drumeții sau de vânătoare, va aborda instrumentul de proiectare sigilat - în alte probleme, cu același succes ca și cel al unui model portabil conceput pentru boaters și piloți amatori. În această situație, va trebui să examineze caracteristicile lor specifice, mai detaliat. Dacă nu o să zbori cu avionul, atunci toate informațiile suplimentare cu privire la aeroporturile din lume, stocate în aeronava mână de memorie de GPS-receptoare, nu va justifica diferența de preț. Marine Navigatori cu cartușe înlocuibile care stochează datele exacte cu privire la navaids și adâncimi, în timp ce nu ajuta cu adevărat (dacă cu siguranță nu doriți să-l utilizați, de asemenea, pe iaht). Care este gama de preț? Odată ce aveți o listă scurtă de dispozitive adecvate, încă mai trebuie să decidă cu privire la un preț acceptabil. Examinați cu atenție fiecare model și să încerce să înțeleagă ce sunt mai scumpe modele, pe care nu este mai ieftin? Ai nevoie de funcții suplimentare sau accesorii inerente modele mai scumpe, sau destul de ieftine pentru sarcina?

Ce model iti place cel mai bine? Alegerea navigatorul dreapta - o majoritate de două treimi argumente raționale, și o treime - doar un sentiment. Dacă logica vă spune să se concentreze pe două sau trei modele, încercați să lucreze cu fiecare dintre ele. Uneori, diferența comoditatea de funcționare poate părea foarte mare. Unul dintre dispozitive pe care le pot introduce clar și confortabil, iar celălalt - prea complicat de utilizat. Selectați GPS-receptor, care vă place cel mai bine! Cel mai probabil va fi în continuare fericit cu alegerea ta, și o lună și un an mai târziu! Cine și cum să folosească GPS-ul? În general vorbind, GPS-ul poate fi folosit peste tot, cu excepția locurilor în care nu poate primi semnale de satelit, de exemplu, în clădiri, în subteran, sub apă, etc. În aviație, utilizarea cea mai comună a GPS ca o navigare pe aeronave comerciale și de amatori. GPS-ul la mare, de asemenea, utilizate în mod obișnuit de către pescari și iubitori de mare ca un dispozitiv de navigare. aplicații GPS bazate pe sol sunt foarte diverse.

Destul de interesant este utilizarea GPS-ului de către mulți oameni de știință și cercetători ca o sursă de timp exacte. Într-adevăr, așa cum sa menționat mai sus, definiția timpului de propagare a semnalului radio este baza însăși ideea de GPS. În acest scop, ceasul intern al receptorului este în mod constant sincronizat cu ceasuri atomice de precizie pe sateliți. Acest lucru asigură acuratețea măsurării timpului de micro- la nanosecunde. Prin urmare, atunci când se efectuează experimente științifice, este posibil să fie peste tot absolut corectă ștampila de timp. Nu se poate uita că informațiile cu privire la situația într-o serie de experimente, de asemenea, ar putea fi de interes.

GPS-ul ocupă un loc important în activitatea serviciilor de salvare. GPS-ul poate reduce în mod semnificativ costurile asociate cu lucrările de explorare și de a reduce considerabil timpul operațiunilor de salvare. Folosit aceste servicii GPS-costa aproximativ 3000 $ și să ofere o precizie de până la 1 m. Sunt modele mai scumpe, oferind precizia de câțiva centimetri!

Scopurile pentru care GPS-ul este folosit de recreere amatori în aer liber, sunt la fel de variate ca tipurile de restul. Astăzi, GPS-ul devine extrem de popular în rândul excursioniști, de munte, de apă și de turism de schi, vanatoare, pescuit, ciclism și multe altele. Oricine trebuie să știe unde este și de unde a venit, cum a ajunge la destinație, cât de repede se mișcă, iar când a ajuns la poarta - se pot bucura cu ușurință de avantajele oferite de GPS.

E - mail: mailto. info @ garmin - nn. ru

magazin on-line Mod de operare: în jurul valorii de ceas

Modul de operare magazin de birou:
Luni-Vineri: 10:00 la 19:00.