Какво е глобалното позициониране?

Вероятно днес няма човек, който да не е чувал за GPS. Въпреки това, пълно разбиране на това, което е, не е всеки. В тази статия нека се опитаме да разберем какво представлява глобалната система за позициониране, от какво се състои и как работи.

история

Навигационна система GPS е част от Navstar, разработена и оперираща в Министерството на отбраната на САЩ. Проектът стартира през 1973 година. И още в началото на 1978 г., след успешно тестване, те бяха пуснати в експлоатация. До 1993 г. са били изстреляни 24 спътника около Земята, напълно покриващи повърхността на нашата планета. Гражданската част на военната мрежа Navstar започна да се нарича GPS, което означава Global Positoning System ("глобална позиционираща система").

Базата му се състои от спътници, които се движат по шест кръгови орбитални траектории. В ширина те са само на един и половина метра, а на дължина - малко повече от пет. Теглото в същото време е около осемстотин и четиридесет килограма. Всички те осигуряват пълен работен капацитет във всяка точка на нашата планета.

Проследяването се извършва от главната контролна станция, разположена в Колорадо. Там е базата на Air Force Shriver - петдесетото пространствено свързване.

На Земята има повече от десет станции, предназначени за проследяване. Те са включени Ascension Island, В Хавай, Квахалейн, Диего Гарсия, Колорадо Спрингс, на Нос Канаверал и на други места, чийто брой нараства всяка година. Цялата получена от тях информация се обработва на главната станция. Изтеглянето на данни с изменения се извършва на всеки двадесет и четири часа.

Такова глобално позициониране е спътникова система, управлявана от Министерството на отбраната на САЩ. Работи при всякакви метеорологични условия и постоянно предава информация.

Принцип на функциониране

GPS системи за глобално позициониране работят на базата на следните компоненти:

• Трилатерация на спътника;
• сателит;
• точна референтна дата;
• местоположение;
• корекция.

Нека ги разгледаме по-подробно.

Трилатерацията се разбира като изчисление на разстоянието между данните на три спътника, благодарение на което е възможно да се изчисли местоположението на дадена точка.

Далметрията означава разстоянието до спътниците, изчислено от момента на преминаване на радиосигнала от тях към приемника, като се вземе предвид скоростта на светлината. За да се определи времето, се генерира псевдо-произволен код, благодарение на който приемникът може да коригира закъснението по всяко време.

Следващият индикатор показва пряка зависимост от точността на часовника. Сателитите използват атомен часовник, чиято точност е до една nanosecond. Въпреки това, поради високата цена, те не се използват навсякъде.

Сателитите са разположени на надморска височина над двадесет хиляди километра от Земята, точно толкова, колкото е необходимо за стабилно движение в орбита и за стесняване на съпротивлението на атмосферата.

Когато функционира глобалната система за позициониране, в света се правят грешки, които трудно могат да бъдат премахнати. Това се дължи на преминаването на сигнала през тропосферата и йоносферата, където скоростта намалява, което води до неправилно функциониране на измерванията.

Компоненти на картографската система

Има много продукти на глобалната система за позициониране и GIS приложения за картографиране. Благодарение на тях географските данни се формират и актуализират бързо. Компонентите на тези продукти са GPS приемници, софтуер и съхранение на данни.

Приемниците могат да правят изчисления с честота по-малка от секунда и точност от десетки до пет метра, работещи в диференциален режим. Те се различават една от друга по размер, капацитет на паметта и брой канали за проследяване.

Докато човек стои на едно място или се движи, приемникът получава сигнали от спътници и изчислява местоположението му. Резултатите под формата на координати се показват на дисплея.

Контролерите са портативни компютри, които работят под контрола на софтуера, необходим за събиране на данни. Софтуерът следи настройките на приемника. Дисковете имат различни размери и видове записване на данни.

Всяка система е оборудвана със софтуер. След като изтеглите информацията от устройството на компютъра, програмата увеличава точността на данните, като използва специален метод за обработка, наречен "диференциална корекция". Софтуерът визуализира данните. Някои от тях могат да бъдат редактирани в ръчен режим, други могат да бъдат отпечатани и т.н.

GPS глобално позициониране - системи, които улесняват събирането на информация за въвеждане в бази данни, а софтуерът ги изнася в GIS програми.

Диференциална корекция

Този метод значително подобрява точността на събраните данни. В същото време един от приемниците е в точката на определени координати, а другият събира информация, когато те са неизвестни.

Диференциалната корекция се осъществява по два начина.

• Първата е диференциална корекция в реално време, където грешките на всеки сателит се изчисляват и отчитат от главната станция. Подобрените данни се възприемат от мобилния приемник, който показва коригираните данни.
• Втората - диференциална корекция в постпроцесирането - се извършва, когато главната станция записва корекции директно на файла в компютъра. Оригиналът на файла се обработва заедно с усъвършенстваното, след което получаваме диференциално коригирана.

Системите за картиране Trimble могат да използват и двата метода. По този начин, ако режимът е прекъснат в реално време, то остава възможно да се използва в постпроцесирането.

приложение

GPS се използват в различни области. Например, глобалната позиционираща система на земята са широко използвани в областта на природните ресурси, където е геолози, биолози, лесовъди, географи и да ги използва за разпоредби за записване и допълнителна информация. Това е и област на инфраструктурата и градското развитие, където се контролират движението на движението и общинската система.

Широко приложение на GPS-системата за глобално позициониране е получено в селското стопанство, което описва например характеристиките на полетата. В социалните науки историците и археолозите ги използват за навигация и регистриране на исторически обекти.

Обхватът на GPS картографските системи не е изчерпан от това. Те могат да се използват във всички други приложения, където са необходими точни координати, време и друга информация.

GPS приемник

Това радио приемник, който определя координатите на местоположението на антената на базата на информацията за времето забавя NAVSTAR радио сигнали от сателити.

Измерванията се формират с точност от три до пет метра, а ако има сигнал от наземната станция - до един милиметър. GPS-навигаторите от търговски тип на стари проби имат точност от сто и петдесет метра, а при нови - до три метра.

Въз основа на приемници, GPS-дърводелец, GPS-trackers и GPS-навигатори са произведени.

Оборудването може да бъде обичайно и професионално. Вторият е различен по качество, режими на работа, честоти, навигационни системи и цена.

Потребителските приемници са в състояние да предоставят точни координати, време, надморска височина, указана от потребителя посока, текуща скорост, информация за пътя. Информацията се показва на телефона или на компютъра, към който е свързано устройството.

GPS-навигатори: карти

Картите подобряват качеството на навигатора. Те идват във векторни и растерни типове.

Векторни варианти съхраняват информация за обекти, координати и друга информация. Те могат да бъдат определени характеристики на терена и много видове природни обекти, като хотели, бензиностанции, ресторанти и др. Д., тъй като не съдържат изображения заемат по-малко място и да работи по-бързо.

Растерните типове са най-прости. Те представляват образ на терена по географски координати. Снимката може да бъде заснета от сателитна карта или от карта тип хартия - сканирана.

Понастоящем има навигационни системи, които потребителят може да допълва със своите обекти.

GPS тракери

Такъв радиоприемник приема и предава данни за наблюдение и проследяване на движенията на различните обекти, към които е прикрепен. Той включва приемник, който определя координатите, и предавател, който ги изпраща на потребителя, който е в разстояние.

GPS-тракерите са:

• лични, използвани поотделно;
• Автомобили, свързани към бордовата мрежа.

Те се използват за определяне на местоположението на различни обекти (хора, транспорт, животни, стоки и т.н.).

Срещу тези устройства може да се използва за подтискане на сигнали, които формират смущения в тези честоти, където тракерът работи.

GPS дървар

Тези радиостанции могат да работят в два режима:

• конвенционален GPS приемник;
• записващ в паметта информация за пътя, който е преминал.

Те могат да бъдат:

• преносим, ​​оборудван с малка батерия;
• кола, задвижвана от бордова мрежа.

В съвременните модели дърварници е възможно да се напишат до двеста хиляди точки. Също така се предлага да маркирате всички точки по пътя.

Устройствата се използват активно в туризма, спорта, проследяването, картографията, геодезията и т.н.

Глобално позициониране днес

Въз основа на горепосочената информация може да се заключи, че такива системи вече се използват навсякъде и обхватът на приложение е все по-разпространен.

Глобалното позициониране обхваща сферата на потребление. Използването на най-новите технически иновации прави системата една от най-популярните на този пазарен сегмент.

Наред с GPS в Русия, GLONASS се развива в Европа - "Галилео".

В същото време глобалното позициониране не е без своите недостатъци. Например, в апартамент от стоманобетонна сграда, в тунел или сутерен, не е възможно да се определи точното местоположение. Едно нормално приемане е в състояние да предотврати магнитни бури и радио източници на земята. Навигационните карти бързо стават неактуални.

Най-големият недостатък е, че системата е изцяло зависима от Министерството на отбраната на САЩ, която по всяко време може например да включва намеса или да изключи гражданската част изобщо. Ето защо е толкова важно, че в допълнение към глобалната система за позициониране GPS и GLONASS и Galileo също се развиват.