Globális helymeghatározó rendszerek (gps)
Globális helymeghatározó rendszerek (GPS) Körülbelül egy évvel ezelőtt először vettem fel egy hordozható globális helymeghatározó rendszert. A régi turista szíve azonnal megtört. Ez a funkció! Ha Columbus ilyen eszközt használna, akkor nem fedezte fel Amerikát, hanem egyenesen India felé indult.
Az utolsó alkalom, amikor a fizikusok elérik a hétköznapi felhasználókat, sokkal gyorsabb, mint korábban. Az elektronika olyan szintű, amely lehetővé teszi, hogy egy matchbox mikroszámítógépet hozzon létre, a teljesítmény nem rosszabb, mint egy hagyományos asztali gép. Az űrben több száz műhold található, amelyek különböző feladatokat végeznek. Örömmel látjuk, hogy az emberi gondolatok egyre növekvő számú eredményei kezdik szolgálni az embereket, és csak néhány évvel ezelőtt dolgozott a hadseregnél, megszűntették. Természetesen az egyik ilyen fejlesztés a globális navigációs rendszer és a helymeghatározás (Global Positioning System).
Sok évig ez a rendszer kizárólag katonai célokat szolgál. Néha az epauletekben élő emberek megosztották azt topográfusokkal és tengerészekkel. Azonban teljes egészében szolgáltatásai tavaly csak a közönséges állampolgárok rendelkezésére álltak. Ebben a felülvizsgálatban szeretném elmondani a rendszer alapelveiről. Azok, akiket a múltban radar érdekelt, egyszerűen meg fogják érteni. Először beszéljünk azokról a funkciókról, amelyeket a GPS rendszer ad.
Mit tesz a globális helymeghatározó rendszer?
Néha, még akkor is, ha ezt nem érti, meg kell határoznunk helyünk helyét. A legtöbb esetben az abszolút koordináta nem zavar, de nagyon fontos az eltolódás relatív nagysága egy nagyon specifikus objektumból. A számításhoz azonban pontosan meg kell ismerni az abszolút koordinátákat. Lehetővé teszik egy olyan készülék beszerzését is, amelyet a közönségnek hívnak GPS-nek (e név eredete könnyen magyarázható).
Érdemes észrevenni, hogy ha nem csak a koordinátákat ismeri, hanem azok mérési időpontjait is, akkor nemcsak a hosszúságok egyszerű dimenziójáról beszélhet. Valójában az elektronika jelenlegi fejlettségi szintjével egy teljesen hordozható és mobil eszköz létrehozható, amely korrelálhat olyan mennyiségekkel, mint az idő és a koordináták. Nem gondolom fel egy kerékpárt, ha elmondom neked, hogy nagy számban jöttek létre.
A globális helymeghatározó rendszer lehetővé teszi, hogy adatokat szerezzen a földfelszín egy pontjának elmozdításáról a másikról. Az ilyen számításokhoz a készüléknek memóriaeszköze van. Az eszköz helyéről információkat tud tárolni korábban, és nem lesz nagy probléma az aktuális pont és a készülék memóriájában tárolt eltolás kiszámításakor. Vagy az egyes objektumokra vonatkozó adatok, amelyekről az adatokat korábban rögzítették az eszközön. Például Róma városának koordinátái. Rögtön megkérdezheti: "Nincs ott az akkord távolsága?". A vicces kérdésre csak a fejlesztő adhat választ. Természetesen az utazó számára fontos, hogy a távolság, amelyet a lába elhalad vagy az autójának kerekei elhaladnak, és nem a mesterséges számok a legrövidebb távolságról. Másrészről, a globális felszabadítás adatainak az eszköz memóriájába való bevitele nem reális feladat. Ráadásul a számítások nagyon nehézkesek lesznek. Ezért a legtöbb esetben a számításokat úgy kell elvégezni, hogy a föld gömb alakú (bár ez nem így van).
Az ilyen számítással kapott hiba nagyon jelentős, hiszen a modern globális pozicionáló eszközök pontossága 10-20 cm.
A globális pozicionálás vízszintes koordinátarendszerén kívül meghatározhatja a függőleges koordinátát vagy a tengerszint feletti magasságot. Néha a felhasználók nem tudják, mi a "magasság". Először is emlékszem arra, hogy mi az. Továbbá büszkék lehetünk arra, hogy ez a mennyiség közvetlenül kapcsolódik országunkhoz. Így Szentpétervár dicső városa közelében nem kevésbé dicsőséges város Kronstadt. Ez egy sziget település. Régen volt egy tengeri erőd és egy kikötő rajta. Az erdő és az áramlás ezen a helyen sokkal kisebb, mint más tengerek, öblök, óceánok stb. Ezért a város mólójában volt egy jegyzet, amelyből az egész világ mért a szintet - a tengerszint feletti magasságot. A globális helymeghatározó rendszer lehetővé teszi a mérést. Az érték meghatározásának pontossága némileg alacsonyabb, mint a vízszintes koordináták mérése. A hiba körülbelül 10 méter.
A globális helymeghatározó rendszer valamennyi eszköze memóriaeszközzel rendelkezik. Ez lehetővé teszi, hogy ne csak a tengerszint feletti magasságot, hanem az objektumok relatív magasságát is mérje. Ez a funkció teszi az ilyen eszközöket a hegymászók számára pótolhatatlanul. Azonban 10 méteres hiba ebben a sportban nem megengedett. Ezért próbáljon meg olyan helyet találni, ahol a műholdak száma, aminek a lehetősége a lehető legnagyobb mértékben megy a globális pozicionálási eszközhöz. Ebben az esetben a hiba sokkal kisebb lesz.
Egy globális helymeghatározó rendszer helyettesítheti a hagyományos mágneses iránytűt. Munkájához elegendő információ kapott a műholdakról. A különböző világrészek, vagy pontosabban a készülék helyének a megállapítására vonatkozó adatok alapján számos számítás elvégezhető. Az iránytű funkció tökéletesen kiegészíti az eszköz minden más lehetőségét, de egy kicsit az árnyékba kerül. Továbbá meg fogod érteni, miért.
A legtöbb eszköz lehetővé teszi a globális pozicionáló eszköz pillanatnyi sebességét. Minél gyorsabban mozog az objektum, annál nagyobb ez az érték. Természetesen van egy küszöbérték a pillanatnyi sebességhez. A felső határ elég nagy ahhoz, hogy egy gépkocsivezető vagy egy pilóta gondolkodjon egy hibában a számításában. Az alsó határ azonban korlátozott, ami megakadályozza, hogy a rendszer felhasználója pontos adatokat kapjon a pillanatnyi sebességről. Ez a határ közvetlenül összefügg a hiba (hiba) a koordináták meghatározásában. Megfigyeléseim szerint, és erősen nem értenek egyet a gyártók által igényelt számokkal, a pillanatnyi sebesség megbízhatóan 2 km / h vagy annál magasabb értéken mérhető. Minden más alacsonyabb érték hibás, bár vannak kivételek. Például azokban az esetekben, amikor a globális pozicionáló készüléke egy időben öt műholdról érkezik. A pillanatnyi sebesség értéke mindazokat érinti, akik valamilyen okból nem ismerik a hagyományos módon. Például a vízi motorkerékpárok és motorosok tulajdonosai. Azonban nem ritka, hogy a hagyományos autók tulajdonosai megtagadják a rendszeres sebességmérőt a globális helyzetmeghatározó eszközök javára. Néha ez a lépés indokolt, bár a legtöbb esetben ez a frissítés a gépkocsi vagy a motorkerékpár költséges beállításának tekinthető. Ezután beszélünk a globális helymeghatározó eszköz egyéb jellemzőiről, és talán a tuningról szóló véleménye megváltozik.
Mint fentebb írom, szinte minden globális helymeghatározó rendszer bizonyos mennyiségű memóriával rendelkezik. Segítségével mindenféle számítást elvégezhet. Természetesen a pillanatnyi sebesség meghatározása példa a memória használatára. Igaz, az ilyen számításokhoz sok memória nem szükséges. De az átlagsebesség meghatározásához a kötetet meg kell növelni, közvetlen arányban azzal a távolsággal, amelyen megmérjük az átlagos sebességet. A globális helymeghatározó eszközök gyártói számos algoritmust használnak az átlagos sebesség kiszámításához. A legegyszerűbb az, hogy a teljes távolságot elosztjuk az időtartamig. Néha azonban ez túl durva. Gyakorlatilag minden gyártó egy másik mérési algoritmust tartalmaz. Ez abból áll, hogy az üresjárati idők (a koordináta változatlan marad) az átlagsebesség kiszámítása előtt kivonják a teljes utazási időből. Természetesen több helyzetben is előfordulhat, ha egy ilyen módszer nem ad helyes számításokat. Sajnos a gyártók ritkán adják a felhasználónak a saját algoritmus programozását, de még mindig vannak ilyen eszközök.
A globális helymeghatározó eszközökben a memória egy másik alkalmazása a pont koordináta memorizálása. Ebből a funkcióból számos más lehetőség is van. Nyilvánvaló, hogy bármikor mérheti az aktuális koordinátát és felveheti a memóriába. Mint ez kényelmes? Egy példával kezdem. Tegyük fel, hogy egy másik városban vagy, és egy szállodában telepedett le. Este sétáltál. Sötétedik. Minden ház megkülönböztethetetlen. Hol van a szállodád - ismeretlen. Átkoztad magad, mert nem idegen nyelvet tanítasz gyermekként ... Mindazonáltal mindent lehet, hogy rossz. Elég, ha a globális pozicionálás eszközét használjuk, és amikor elhagyjuk a szállodát (falusi ház, autó, hajó stb.), Emlékezzünk a koordinátára. Bármikor meghatározhatja a szállodától való távolságot és annak irányát. Kényelmes?
Továbbra is fejlesztheti a pillanatnyi koordináták emlékét. Csak növeljük a térbeli pontok számát, amelyeket fel tudunk tenni a memóriába. Ennek eredményeképpen el tudjuk érni mozgásunk pályáját. Igaz, a pontosságát a köztes koordináták beállításának gyakorisága határozza meg. A legtöbb globális pozicionáló eszköz legfeljebb 500 pillanatnyi koordinátát és legfeljebb 20 útvonalat tárolhat (minden útvonal 500 pontot tartalmaz).
Nem a legegyszerűbb globális helymeghatározó rendszereknek van beépített térképük. Ez megjelenik a grafikus kijelzőn, amely minden eszközzel felszerelt. A legtöbb esetben a kártya az opcionális patronban található. Az ilyen kártya költsége akár 200 dollárt is elérhet. Ezt az árat azonban a kártya kiváló részletessége és minősége indokolja. Példát fogok adni. Ha elveszíted a Finnországban közlekedő utakat, és nem találod az utat a legközelebbi benzinkúthoz, a Skandinávia térképével ellátott globális helymeghatározó rendszer megmutatja Önnek az út irányát, az út számát és egy ilyen állomás távolságát. Ez a térkép tartalmazza az összes olyan tárgyat, amely valamilyen módon egy utazóra vagy egy autósra van szüksége. Sajnálatos módon nincsenek térképek Oroszország eladásra. Inkább azok, de az ilyen "kártyák" minősége miatt emlékeznek egy anekdota a pilótákról, akik Belomor csomagolásán repültek.
A globális helymeghatározó rendszer segítségével nem csak a kívánt település távolságát tudhatja meg, hanem a becsült érkezési időt is. A mikroszámítógép a hátralévő sebességet átlagsebességgel osztja el. Elfogadom, az ilyen adatok nagyon hasznosak egy autós számára.
Most, miután rövid utat tettünk meg a globális helymeghatározó rendszer képességeinek. Javaslom, hogy ismerkedjen meg a globális helymeghatározó eszköz elveivel.
A működési elve a rendszer nem túl bonyolult, és a leggyakoribb, nem terheli a fizika az emberek képesek lesznek megérteni. Határozottan arra kérem Önt, hogy ne hagyja ki ezt a szakaszt. Még egy felületes ismerete működési elvei az eszköz teszi az illetékes felhasználó, és akkor dönt (vagy magyarázat) néhány probléma, amit várnánk. Szóval, kezdjük el.
A rendszer feltételesen három részre osztható: műholdak, műholdas irányítás és a globális helymeghatározó rendszer vevői.
A föld feletti 20 000 km-es magasságban a rendszer 28 műholdja található. Olyan módon vannak elrendezve, hogy bármely bolygónk észlelője legalább négy műholdat lát. Mindegyikük két generátorok, amelyek meghatározzák a frekvencia - L1 = L2 = 1575.42MGts és 1227.60MGts. Ez a tartomány nem véletlenül van kiválasztva. Ez a hullámhossz gyakorlatilag nem komplikációkkal érte el a földfelszínt. Az ionoszféra átlátszó neki. A második ok az, hogy az átviteli antenna ennek a hullámhossznak kis méretű. Ez azért fontos, mert az egyes kilogrammok szállítása térben sok pénzt költ. Szinte minden műholdantenna 2 GHz-es frekvencián működik.
A műholdas irányítórendszer a Föld felszínén található. Ő folyamatosan kapcsolatban áll a műholdakkal. A vezérlőrendszer szükséges ahhoz, hogy eljusson a pályájuk utolsó frissített információihoz. Maguk a műholdak nem hordozzák az ilyen számításokhoz szükséges felszerelést. Elméletileg ez lehetséges, de könnyebb és olcsóbb, ha ezt az információt a földről küldik.
A globális helymeghatározó rendszer vevői a végső link ebben a láncban. A helyünk pontos koordinátáit határozzuk meg. A készülék rendelkezik egy antennával és két generátorral, amelyek ugyanazokat a frekvenciákat állítják be, mint a műholdon. A mikroprocesszor, amely a globális pozicionáló eszköz középpontja, minden szükséges számítást eredményez.
Egy műhold által kibocsátott jelet fázis-véletlenszerű pseudo-véletlenszerű kódnak neveznek. Tartalmazhat különböző információkat. Ezen információk típusát egy durva kódra és egy pontos kódra osztják. A kódbetöltés nem véletlen. A rendszer katonai, és az egyenruhás emberek sokáig nem akarták megadni a polgári számára a lehető legpontosabb koordinátákat.
A globális pozicionáló eszköz koordinátáját a műholdaktól való távolság határozza meg. A távolság az a termék, amelyre a jel a műholdról a hordozható eszközre, a jel továbbítási sebességére vonatkozik. Ennek a módszernek az a fő feladata, hogy az órát szinkronizálja a műholdon és a földön. A rendszer fejlesztői megoldották ezt a problémát a műholdról küldött információk redundanciájának segítségével.
Hány műhold van a felhasználó koordinátáinak meghatározásához? Nyilvánvaló, hogy ha csak egy műhold van a látómezőben, akkor a vevő a gömb felületén bárhol elhelyezhető.
Ha a felhasználó két műholdon dolgozik, akkor helyzete két gömb metszéspontján van - egy kör.
Abban az esetben, ha a vevő három műholdról információt kap, akkor két helyre lehet (az ábrán kék színűek). Minden eszköz feldolgozza ezt az esetet, és kiad egy koordinátát, mivel az egyik pont "hamis" (magas a Föld szintje fölé vagy mélyen a Föld alatt). Ebben az esetben a koordináták meghatározásának pontossága a lehető legalacsonyabb.
A legtöbb eszköz legfeljebb 8 független információs vételi csatornát tartalmaz. Más szóval, egyszerre tudnak dolgozni nyolc műholddal. Ne feledje, hogy minél több földrajzi pozícionáló készüléket lát, annál pontosabban határozza meg a koordinátáját.
Ebben a kis bevezető cikkben kezdtünk beszélni a globális helymeghatározó rendszerekről. Örülünk, ha érdekel ez a téma. A jövőben elmondjuk Önnek, hogyan növelheti a hordozható globális helymeghatározó rendszerek pontosságát, valamint a rendszer egyes eszközeit, amelyeket vásárolhat a turistákban.
Végezetül szeretném elmondani Önöknek, hogy az ilyen rendszerek használata hazánkban még tilos. Ha megtalálja az ilyen rendszert, akkor elkobozható (éter-beolvasó eszközként is). Reméljük, hogy a közeljövőben a képviselők fontolóra veszik az ilyen rendszerek kiaknázásának kérdését, és minden felhasználási tilalmat megszüntetnek.