Hogyan működik a GPS - elvei műholdas navigáció és egy kis történelem - és profiljának
Hogyan működik a GPS
A pontos koordinátákat lehet kiszámítani hely a Föld felszínén mérése távolságok egy csoportja műholdak (amikor ezek helyzete a térben ismert). Ebben az esetben a műholdak pont ismert koordinátáit. Tegyük fel, hogy a távolságot egy műhold ismert, és le tudjuk írni a hatálya adott sugarú körbe nego.Sistema Global Positioning (GPS vagy a Global Positioning System) egy műholdas és a futás a US Department of Defense. A rendszer globális, minden időjárási, és lehetővé teszi a pontos hely és idő a nap 24 órájában.
Hogyan működik
Alapjai GPS rendszer öt fő al-tételek:
Műholdas háromszögelés - rendszer alapján
Műholdas lemetry - távolságok mérése a műholdakat
A pontos időzítés - miért kell koordinálni az órát a vevő és a műhold, és amely előírja, hogy a 4. űrhajó
Műholdas Hely - határozza meg a pontos helyzetét a műhold az űrben
Hibajavítás - számviteli hibák által bevezetett késés a troposzférában és az ionoszféra
műholdas háromszögelés
A pontos koordinátákat lehet kiszámítani hely a Föld felszínén mérése távolságok egy csoportja műholdak (amikor ezek helyzete a térben ismert). Ebben az esetben a műholdak pont ismert koordinátáit. Tegyük fel, hogy a távolságot egy műhold ismert, és le tudjuk írni a hatálya adott sugarú körül.
Ha tudjuk, hogy a távolság, és mielőtt a második műhold által meghatározott helyen fog elhelyezkedni valahol a kör által adott kereszteződés két szférában.
A harmadik műhold meghatározza a két pontot a kerületen.
Most már csak azt kell kiválasztani a megfelelő pontot. Azonban az egyik pont mindig el kell utasítani, mert van egy nagy a mozgás sebességét, vagy vagy az alatt a Föld felszínét.
Így, ismerve a távolság a három műhold is kiszámításával határozzuk meg a pont koordinátáit.
műholdas lemetry
Távolságok a műholdak mérésével határozzuk meg a rádió jel terjedési ideje az űrhajó a vevő szorozva a fénysebesség. Annak érdekében, hogy meghatározzuk a jel terjedési ideje, tudnunk kell, hogy amikor elhagyta a műholdat. Ehhez a műhold és a vevő egyidejűleg generálja ugyanazt pszeudo-random kódot.
A vevő ellenőrzi a bejövő műholdas jelet, és meghatározza, hogy mikor generál ugyanazt a kódot. Az így kapott különbséget megszorozzuk a fénysebesség (
300.000 km / s) biztosítja a szükséges távolságot.
A kód segítségével a vevő határozza meg a késleltetés bármikor. Továbbá műhold jelet bocsátanak ki ugyanazon a frekvencián, mivel minden egyes műhold azonosít egy pszeudo-kód (PRN vagy pszeudo-véletlen szám kód).
A pontos időzítés
Amint az látható a fenti, a számítás közvetlenül függ a pontosságát chasov.Kod stroke generálódik a műhold és a vevő ugyanabban az időben. A műhold atomórák pontossággal körülbelül egy nanoszekundum. Azonban ez túl drága telepíteni, mint egy órát minden GPS-vevő, így a mérés egy negyedik műhold használják hibák kijavítására az óra a vevő.
Használhatja ezeket a méréseket a hibák elkerülése érdekében, hogy előfordulhat, hogy az óra a műhold és a vevő nincs szinkronban. Az érthetőség kedvéért, illusztráció alább látható tekintve a helyzet a gépen, mivel csak három műhold kiszámításához szükséges a helyét az objektum.
Ha az órát a műhold és a vevő azonos pontosság a pontos helyét megtalálható távolság mérésével a két műhold.
Ha a méréseket nyert három műhold és minden pontos óra, által leírt kört sugara vektort a harmadik műhold átfedik ábrán látható.
Azonban, ha az órát a vevő siet 1 másodpercig, a kép fog kinézni.
Ha teszünk a mérési mielőtt a harmadik műhold, a kapott rádiuszvektorhoz nem jut át a másik két ábrán látható.
Ha a GPS-vevő veszi a mérések, amelyek nem metszik egy ponton, a számítógép a vevő elkezdi kivonni (vagy felvételét) az idő egymást követő iterációk amíg a amíg fog minden mérést egy pontot. Miután ez a korrekció kiszámítása és tette a megfelelő beállítása.
Ha szüksége van egy harmadik dimenzió, a negyedik műhold szükséges, hogy megszüntesse a hibákat az órát a vevő. Így, amikor dolgozik a területen, akkor kell legalább négy műhold meghatározza háromdimenziós objektum koordinátáinak.
műholdas helymeghatározó
A US Department of Defense (DoD) biztosítja a folyamatos műholdkövetéssel. Minden műhold több nagy pontosságú atomórák és folyamatosan rádiójeleket saját, egyedi azonosító kódot. * US Department of Defense 4 Satellite Tracking Station, három kommunikációs állomás és a központ ellenőrzési és irányítási teljes földi szegmense a rendszer. nyomkövető állomás folyamatosan követi a műholdak és továbbítja az adatokat a központnak. A központ a finomított terméket kiszámított műholdpályákat és műholdas korrekciós együtthatók mérlegek időt, ami után ezeket az adatokat a kommunikációs csatornákon keresztül a műholdak állomások legalább egyszer egy nap.
hibajavítás
Néhány hibaforrások származó GPS vannak megoldhatatlan. Számításaink szerint a jel terjed folyamatos sebességgel, amely megegyezik a fény sebességével. A valóság azonban sokkal bonyolultabb. A fénysebesség egyetlen állandó vákuumban. Ha egy jel áthalad az ionoszféra (egy réteg töltött részecskék magasságban 130-290 km) és troposzférában, a szaporítás sebessége csökken, ami a hibák a tartományban méréseket. A modern GPS vevőkészülék használata különböző algoritmusok, hogy megszüntesse ezeket a késéseket.
Néha hibák fordulnak elő során atomórák és műholdpályákat, de ezek általában enyhék, és szorosan nyomon követésével állomások.
Többutas zavaró is hibát követ el a helymeghatározó GPS-en keresztül. Ez akkor fordul elő, amikor egy jel visszaverődik tárgyak találhatók a Föld felszínén, amely létrehoz egy jelentős beavatkozást a jeleket közvetlenül érkező műholdak. Egy speciális jelfeldolgozó technika és intelligens antenna kialakítása minimalizálja ezt a hibaforrást.