GPS-rendszer
Köszönjük a támogatást!
Egy kis történelem.
Mint gyakran megesik, high-tech projektek kezdeményezte a kidolgozása és végrehajtása a rendszer a GPS (Global Positioning System - Globális Helymeghatározó Rendszer) lett a hadsereg. A projekt egy műholdas hálózat határozza meg a koordinátákat valós időben bárhol a világon nevezték Navstar (navigációs rendszer időzítése és kezdve - a navigációs rendszer meghatározásáról idő és a távolság), míg a GPS betűszó jött később, amikor a rendszer kezdték használni nem csak a védelem, hanem polgári célra.
Próbáld megérteni általánosságban hogyan kell építeni a Global Positioning System, majd érintse meg a számos szempontból a felhasználó. Megfontolás indul meghatározásának elve a tartományban a mögöttes munka helyet navigációs rendszer.
Mérési algoritmus távolságra a szempontból, hogy a műhold.
Ez terjedő alapján kiszámítjuk a távolságot a jel terjedési késleltetés a műhold, hogy a vevő. Ha ismeri a terjedési idő a rádiójel, azután, hogy az út könnyen kiszámítható, egyszerűen megszorozzuk az idő, hogy a fény sebessége.
Minden GPS műholdas rendszer folyamatosan rádióhullámokat generál két frekvencia - L1 = L2 = 1575.42MGts és 1227.60MGts. Adóteljesítmény 50 watt és 8. A navigációs jel egy pszeudo-kód fazovomanipulirovanny PRN (Pseudo Random Number kód). PRN két típusa van: az első, a C / A-kód (Durva Acquisition kód - a durva kód) használják a polgári vevők, a második P-kód (Precision kód - a pontos kód) a katonai célokra használt, valamint néha, hogy megoldja a problémákat, geodézia és kartográfia. L1 jelentése moduláljuk a C / A és a P-kódot, L2 jelentése létezik, csak az átviteli a P-kódot. Ezek mellett van még egy Y-kód egy rejtjelezett P-kódot (a háborús titkosító rendszer lehet változtatni).
kód ismétlési periódus elég nagy (például P-kód ez egyenlő a 267 nap). Minden GPS-vevő saját generátorral, azonos működési frekvenciát és az alapsávi jel ugyanaz a törvény, mint a generátort a műhold. Így, a késleltetés között azonos szekciót kapott a műholdas és egymástól függetlenül generált, akkor ki lehet számítani terjedési idő, és így a távolság a műholdas.
Az egyik legfontosabb technikai problémák a fent leírt módszer a szinkronizációs órát a műhold és a vevő. Még apró a szabványok a hagyományos hiba vezethet egy hatalmas hiba távolság meghatározására. Minden műhold hordoz egy nagyon pontos atomórát. Egyértelmű, hogy létrehozni egy hasonló darabot minden vevő nem lehetséges. Ezért néhány redundancia szükséges adatok egyértelmű utalás arra a területre (erről bővebben később) használunk kijavítani koordinátáinak meghatározására hibák épített rádiós óra.
Kivéve a navigációs jelek, a műhold folyamatosan továbbítja a járulékos információ különféle. A vevő veszi, például efemerisz (precíz pályaadatok műholdas), késleltetett predikciós jel terjedési a ionoszféra (mivel a fénysebesség változások a folyosón a különböző légköri rétegek), valamint információt műhold egészség (az úgynevezett „almanac tartalmazó” frissítik minden 12.5 minute állapotával kapcsolatos információ, valamint a pályák minden műhold). Ezt az adatot továbbítani sebességgel 50 bit / s L1 vagy L2 frekvencián.
Általános elvei helymeghatározás GPS.
Az alapja az ötlet koordinátáinak meghatározására GPS-vevő számítani a távolság, hogy több műhold, amelynek helyét a feltételezett ismert (ezek az adatok szerepelnek a fogadott almanach a műhold). A geodéziai vonatkozó számítási módszert a tárgy helyének mérve annak távolságra a ponton megadott koordinátákra nevű trilateration.
Ha az A távolság ismert, hogy egy műholdas, a vevő nem tudja meghatározni a koordinátáit (ez lehet található bármely pontján a sugarú gömb A, leírt körül a műhold). Hagyja, hogy a távot a vevő egy másik műhold. Ebben az esetben, a meghatározása a koordinátákat szintén nem lehetséges - az objektum található valahol a kör (ez kékkel 2. ábrán), amely a kereszteződésekben a két gömb. A C távolság a harmadik műhold csökkenti a bizonytalanságot a koordinátáit két pont (jelöljük két vastag kék pontok a 2. ábrán). Ez elég ahhoz, hogy egyértelműen meghatározzák a koordinátákat - az a tény, hogy a két lehetséges vételi helyen a pontokat, csak az egyik a földön (vagy közel hozzá), és a második, hamis, vagy mélyen a föld, vagy nagyon magas felett felületre. Így elméletileg, egy háromdimenziós navigációs elegendő tudni, hogy a távolság a vevő a három műhold.
Azonban minden nem olyan egyszerű az élet. A fenti érveket hozott fel arra az esetre, ha a távolság a megfigyelési pont a műhold ismert teljes bizonyossággal. Természetesen, nem számít, milyen kiválóan mérnökök mindig valamilyen hiba lép fel (legalábbis azt az előző részben pontatlan szinkronizálás a vevő órajel és műholdas fénysebesség állapotától függően a légkör és hasonlók). Ezért ahhoz, hogy meghatározzuk a háromdimenziós koordinátáit a vevő részt nem három, legalább négy műhold.
Kézhezvételét követően a jelet a négy (vagy több) műhold, a vevő megkeresi a metszéspont az egyes területeket. Ha nincs ilyen pont, akkor a vevő processzor elkezdi egymást követő közelítés igazítaniuk órán át, amíg nem sikerül a kereszteződés minden területen egy ponton.
Meg kell jegyezni, hogy a helymeghatározás pontossága jár nem csak a pontosan kiszámítani a távolság a vevőt a műholdat, de a nagysága hiba helyét referencia műholdak magukat. Annak érdekében, hogy ellenőrizzék és koordinálja a pályája a műholdak, négy talajkövetésért állomások, kommunikációs rendszerek és a központ által vezérelt US Department of Defense. nyomkövető állomások folyamatosan figyelik a rendszer és az összes műhold adatokat továbbítson a pályájuk a központ, ahol a kifinomult elemek számított pályák és műholdas óra korrekciók. Ezeket a paramétereket bekerülnek a naptári és továbbítani a műholdakat, és azok viszont, küldje el az információt az összes működési vevők.
A fentiek mellett rengeteg speciális rendszerek, amelyek növelik a navigáció pontosságát - például speciális jelfeldolgozó áramkör csökkenti a hiba a beavatkozás (kölcsönhatás közvetlen műholdas jel a visszavert, például épületek). Nem fogjuk ásni a funkciók működésének ezek az eszközök, és nem szükségtelenül bonyolítaná a szöveget.
Miután megszűnt a fent leírt mód szelektív hozzáférési polgári vevők „kapcsolódnak a terület” pontossággal 3-5 méter (a magassága határozza meg a pontossága körülbelül 10 méter). Ezek a számok megfelelnek az egyidejű jelek vételére a műholdakról 6-8 (a legtöbb modern készülékek 12 csatornás vevő lehetővé teszi az egyidejű információfeldolgozás műholdakról 12).
Minőségileg csökkenteni a hibát (néhány centiméter) koordináta mérési mód lehetővé teszi az úgynevezett differenciális korrekció (DGPS - Differenciál GPS). Eltérés mód használata két vevő - az ember még egy ismert pont és az úgynevezett „alap” és a második, mint korábban, mobil. A kapott adatokat bázis vevő korrigáló által gyűjtött információk egy mobilkészülék. A korrekció hajtható végre valós időben, és amikor „off-line” adatfeldolgozás, mint egy számítógép.
Meg kell jegyezni, hogy a fő vevők differenciális korrekció geodéziai és topográfiai szolgáltatások - a privát felhasználói DGPS nem érdekes, mert a magas költség (OMNISTAR csomag Európában többe, mint 1500 $ évente), és kényelmetlen felszerelés. És nem valószínű, a mindennapi életben vannak olyan helyzetek, amikor meg kell tudni, hogy az abszolút földrajzi koordináták pontossággal 10-30 cm.
Végül része mese „elméleti” szempontból a működését GPS, azt fogja mondani, hogy Magyarország esetében a tér navigáció ment a maga módján, és fejleszti saját GLONASS (Global Navigation Satellite System). De mivel hiányzik a megfelelő beruházások jelenleg a pályára csak hét holdja huszonnégy szükséges a normál működéséhez a rendszer ...
Rövid szubjektív GPS felhasználói megjegyzések.
Amikor az eszköz kezdődik a folyamat az információgyűjtés a műholdakról, és szerény animáció (forgó földgömb) jelenik meg a képernyőn. Inicializálása után a kezdeti (amely zajlik nyitott pár percig) a kijelzőn előfordul primitív ég térképe a szám látható műholdak, és a következő - a hisztogram jelzi a jelerősséget az egyes műholdak. Szintén jelezte navigációs hiba (méterben) - több műholdat lát a készülék, így természetesen lesz pontos meghatározása a koordinátákat.
Interface GPS II + épül elve „lapozgatott” oldal (még van egy külön gomb PAGE). „A műholdak oldal” már ismertetett módon, és ráadásul ez van „Oldalnavigáció”, „kártya”, „haza”, „menü oldal” és még sokan mások. Meg kell jegyezni, hogy a feltárt eszköz nem eloroszosodott, de még a rossz angol nyelvtudással lehet megérteni a munkáját.
A navigációs oldal jelenik meg: az abszolút földrajzi koordinátái, a megtett távolságot, a pillanatnyi és az átlagos sebesség, magasság, idő és a mozgás, a képernyő felső részén, elektronikus iránytű. Azt kell mondanom, hogy a magasság határozza sokkal nagyobb pontossággal, mint a két vízszintes koordináták (ebben a tekintetben van egy külön megjegyzés a manuális), amely megakadályozza, hogy a GPS használata, például, hogy határozza meg a magasságot a siklóernyő. Ehelyett a pillanatnyi sebesség számított rendkívül pontosan (különösen a gyorsan mozgó tárgyak), amely lehetővé teszi, hogy használja a készüléket meghatározására aeroszán sebessége (sebességmérő, amely hajlamos hazudni jelentősen). Tudok adni egy „rossz tanácsot” - vesz egy autót, húzza ki a sebességmérő (hogy átlagosan kevesebb kilométert - kifizetése után gyakran arányos a megtett távolság) és a sebesség és a megtett távolság határozza meg a GPS (mivel tudja méréseket végezni mind mérföld és kilométer ).
Az átlagsebesség határozza meg számos országban algoritmus - lefelé (amikor a pillanatnyi sebesség nulla) a számítások nem veszik figyelembe (logikusabb, véleményem szerint, nem lenne könnyű osztani a megtett távolság a teljes utazási idő, de az alkotók a GPS II + által vezérelt más megfontolások).
A megtett távolság jelenik meg a „map” (elég memória eszköz 800 kilométert - nagyszerű futással automatikusan törli a legrégebbi címke), ezért ha azt szeretnénk, akkor láthatjuk a rendszer vándorlásuk. A térkép léptéke változik tíz méter száz kilométert, ami kétségtelenül nagyon kényelmes. A leginkább figyelemre méltó az a tény, hogy vannak a koordináták a fő populáció központja a világon a memóriában a készülék! USA-ban, természetesen képviselteti részletesebben (például minden része Boston jelen vannak a térképen a nevét), mint Magyarországon (itt csak a helyét az olyan városok, mint Budapest, Tver, Podolszk, stb.) Tegyük fel például, hogy utazik Moszkvából Brest. Keresse a navigátor memória „Brest”, nyomjon meg egy külön gomb a „Menjen”, és megjeleníti a helyi irányát a mozgás; globális irányba Brest; kilométerek száma (egyenes természetesen), még a cél; átlagsebesség és várható érkezési idejét. És így a világ bármely pontján - legalábbis a Cseh Köztársaságban, még Ausztráliában, legalább Thaiföldön ...
Nem kevésbé hasznos az úgynevezett reset funkció. A memóriaegység tud felvenni 500 pont (fordulópontok). Minden pont a felhasználó hívhatják saját belátása szerint (például DOM, faház és hasonlók) is biztosított különböző piktrogrammki a kijelzőn megjelenő információkat. Beleértve a visszatérés a funkciót, hogy a pont (akár előre felvett), navigátor tulajdonosa megkapja ugyanazokat a funkciókat, mint a fent leírt esetben a Brest (vagyis a távolság a lényeg, a becsült érkezési idejét, és a többi). I, például volt egy ilyen eset. Érkezve Prága autóval, és ül a szállodában, a barátom, és mentem a város központjában. Így az autó a parkolóban, elment sétálni. Három óra múlva céltalan séta és vacsora az étteremben, rájöttünk, hogy nem emlékszem, hol hagytuk az autót. Az utcán az éjszaka, mi - az egyik kis utcáin egy ismeretlen városban ... Szerencsére, mielőtt elhagyja az autót, írtam le a helyét a Navigator. Most megnyomásával néhány gomb a készülék, azt tapasztaltam, hogy a gép 500 méterre található, és 15 percen belül meghallgattuk a halk zenét, cím autóval a szállodába.
Amellett, hogy a mozgás jelölést rögzítjük egy egyenes vonal, ami nem mindig kényelmes városi környezetben kínál a Garmin TrackBack funkció - visszatér úton. Nagyjából elmondható, hogy a görbe a mozgás közelítjük számos egyenes szakaszokon és a címkéket helyeznek el pontok törés. Minden szögletes rész navigátor segíti a felhasználót, hogy a legközelebbi tag elérése után neki, mint egy automatikus váltás a következő címkére. Rendkívül hasznos funkció, ha autóvezetés ismeretlen terepen (a jel a műholdakról az épület, természetesen, nem felel meg, ezért, hogy adatokat szerezzen a saját koordinátáit egy sűrű ház, meg kell nézni többé-kevésbé nyílt térben).
Nem fogom ásni tovább a leírást a készülék képességeit - hidd el, leírtaktól eltérő benne rengeteg kellemes és szükséges testápolók. Az egyik változás a kijelző tájolását, hogy - a gépet lehet használni mind horizontális (autó), és a függőleges (séta) helyzetbe (lásd 3. ábra)..
Az egyik fő varázsa a GPS felhasználó, azt hiszem, hogy nincs semmilyen díjat a rendszer használatával. Vettem, ha a készülék - és élvezd!
Következtetés.
De minden kenőcs szépséghiba van. Ebben az esetben az utolsó járnak a magyar törvényeket. Nem fogok beszélni a jogi vonatkozásait GPS-navigátorok használnak Magyarországon (valamit róla itt található), megjegyzem, csak az, hogy az elmélet precíziós navigációs berendezések (ami kétségtelenül még amatőr GPS-vevővel) megtiltották, és a tulajdonosok lesz elkobzása a készüléket, és jelentős bírságot.