Co je to globální polohování?

Dnes pravděpodobně není žádná osoba, která by o GPS neslyšela. Nicméně úplné pochopení toho, co to je, není každý. V tomto článku se pokusme porozumět tomu, co je globální systém určování polohy, z čeho se skládá a jak funguje.

Historie

Navigační systém GPS je součástí společnosti Navstar, která byla vyvinutá a provozována na Ministerstvu obrany USA. Projekt byl zahájen v roce 1973. A již počátkem roku 1978 byly po úspěšném testování uvedeny do provozu. Do roku 1993 bylo na Zemi spuštěno 24 družic, které zcela pokryly povrch naší planety. Civilní část vojenské sítě Navstar se začala říkat GPS, což znamená Global Positoning System ("Global Positioning System").

Jeho základ tvoří satelity, které se pohybují podél šesti kruhových orbitálních trajektorií. Na šířku jsou pouze jeden a půl metru a na délku - o něco více než pět. Hmotnost ve stejné době činí asi osm set čtyřicet kilogramů. Všechny z nich poskytují plnou pracovní kapacitu v jakémkoli bodě naší planety.

Sledování se provádí z hlavní řídicí stanice umístěné v Colorado. Tam je základna Air Force Shriver - padesátý prostorový spoj.

Na Zemi je více než deset stanic určených ke sledování. Jsou zapnuté Ascension Island, Na Havaji, Kwajalein, Diego Garcia, Colorado Springs, na Cape Canaveral a na jiných místech, jejichž počet roste každým rokem. Všechny informace získané od nich jsou zpracovávány na hlavní stanici. Stahování dat se změnami se provádí každých 24 hodin.

Takové globální umístění je satelitní systém provozovaný ministerstvem obrany Spojených států. Pracuje za jakýchkoliv povětrnostních podmínek a neustále přenáší informace.

Princip fungování

Globální polohovací systémy GPS pracují na základě následujících komponent:

• Trilaterace družice;
• satelitní rozsah;
• přesný časový údaj;
• umístění;
• opravy.

Zvažme je podrobněji.

Trilaterací se rozumí výpočet vzdálenosti dat tří družic, díky nimž je možné vypočítat polohu určitého bodu.

Dalmetry znamenají vzdálenost k družicím, vypočtenou podle doby předání rádiového signálu z nich do přijímače, s ohledem na rychlost světla. Pro určení času je generován pseudonáhodný kód, díky kterému je přijímač schopen kdykoliv opravit zpoždění.

Další indikátor indikuje přímou závislost na přesnosti hodin. Družice používají atomové hodiny, jejichž přesnost je až jedna nanosekunda. Vzhledem k vysokým nákladům však nejsou všude používány.

Satelity se nacházejí v nadmořské výšce více než dvacet tisíc kilometrů od Země, přesně to, co je nezbytné pro stabilní pohyb na oběžné dráze a zúžení odporu atmosféry.

Když funguje globální polohovací systém, ve světě se těžko odstraňují chyby. To je způsobeno průchodem signálu troposférou a ionosférou, kde dochází k poklesu rychlosti, což vede k poruchám měření.

Součásti kartografického systému

Existuje mnoho produktů globálního polohovacího systému a GIS aplikací pro mapování. Díky nim se rychle vytvářejí a aktualizují geografické údaje. Součástí těchto produktů jsou GPS přijímače, software a ukládání dat.

Přijímače jsou schopny provádět výpočty s frekvencí menší než jedna sekunda a přesnost od desítek do centimetrů až pěti metrů, fungující v diferenciálním režimu. Odlišují se od velikosti, kapacity paměti a počtu sledovacích kanálů.

Zatímco člověk stojí na jednom místě nebo se pohybuje, přijímač přijímá signály ze satelitů a vypočítá jeho polohu. Na displeji se zobrazí výsledky ve formě souřadnic.

Řídicí systémy jsou přenosné počítače, které pracují pod kontrolou softwaru vyžadovaného pro sběr dat. Software monitoruje nastavení přijímače. Jednotky mají různé velikosti a typy nahrávání dat.

Každý systém je vybaven softwarem. Po stažení informací z jednotky do počítače program zvyšuje přesnost dat pomocí speciální metody zpracování nazvané "Diferenční korekce". Software zobrazuje data. Některé z nich lze editovat v ručním režimu, jiné lze vytisknout a tak dále.

GPS globální polohování - systémy, které usnadňují shromažďování informací pro vstup do databází a software je exportuje do programů GIS.

Diferenciální korekce

Tato metoda výrazně zlepšuje přesnost sbíraných dat. Současně je jeden z přijímačů v místě určitých souřadnic a druhý shromažďuje informace tam, kde nejsou známy.

Diferenciální korekce je realizována dvěma způsoby.

• První je diferenciální korekce v reálném čase, kdy jsou chyby jednotlivých satelitů vypočítávány a hlášeny hlavní stanicí. Rafinovaná data jsou vnímána mobilním přijímačem, který zobrazuje opravená data.
• Druhá - diferenciální korekce v postprocesaci - nastane, když hlavní stanice zapíše opravy přímo do souboru v počítači. Původní soubor se zpracovává společně s vylepšeným, poté získáme diferencovaně upravený soubor.

Mapovací systémy Trimble jsou schopné používat obě metody. Pokud je režim v reálném čase přerušen, pak je možné jej použít v postprocesaci.

Aplikace

GPS se používají v různých oblastech. Například globální polohovací systémy v terénu jsou široce využívány v přírodních zdrojích, kde je geologové, biologové, lesníci a geografové používají k zaznamenávání pozic a dodatečných informací. Je to také oblast infrastruktury a rozvoje měst, kde jsou řízeny dopravní toky a obecní systém.

Široká aplikace GPS systému globálního určování polohy byla získána v zemědělství, popisující například vlastnosti polí. Ve společenských vědách je historici a archeologové používají k navigaci a registraci historických památek.

Rozsah mapovacích systémů GPS se tím nevyčerpává. Mohou být použity v jiných aplikacích, kde jsou potřebné přesné souřadnice, čas a další informace.

GPS přijímač

Tento rádiový přijímač určuje souřadnice umístění antény na základě informací o časových zpožděních rádiových signálů ze satelitů Navstar.

Měření se provádí s přesností od tří do pěti metrů a pokud je signál od pozemní stanice - až do jednoho milimetru. GPS navigátory komerčního typu na starých vzorcích mají přesnost od sto padesát metrů a na nových - až tři metry.

Na základě přijímačů, GPS-loggerů, GPS-trackerů a GPS-navigátorů jsou vyráběny.

Zařízení může být vlastní a profesionální. Druhá se liší v kvalitě, režimech provozu, frekvencích, navigačních systémech a ceně.

Uživatelské přijímače jsou schopny poskytnout přesné souřadnice, čas, nadmořskou výšku, směr uživatele, aktuální rychlost, informace o silnici. Informace se zobrazují na telefonu nebo počítači, ke kterému je zařízení připojeno.

GPS navigátory: mapy

Mapy zlepšují kvalitu navigátoru. Přicházejí ve vektorových a rastrových typech.

Vektorové varianty ukládají informace o objektech, souřadnicích a dalších informacích. Mohou zahrnovat charakteristiku přírodního typu a mnoho objektů, například hotely, čerpací stanice, restaurace atd., Protože neobsahují obrazy, zabírají méně místa a pracují rychleji.

Typy rastru jsou nejjednodušší. Představují obraz terénu podle zeměpisných souřadnic. Fotografie je možné nasnímat ze satelitu nebo mapového typu - naskenované.

V současné době existují navigační systémy, které uživatel může doplnit o své objekty.

GPS trackery

Takový radiový přijímač přijímá a vysílá data pro sledování a sledování pohybů různých objektů, ke kterým je připojen. Obsahuje přijímač určující souřadnice a vysílač, který je odešle uživateli, který je v dálce.

GPS-trackery jsou:

• osobní, používané jednotlivě;
• Automobilový průmysl, připojený k palubní síti.

Používají se k určení umístění různých objektů (lidé, doprava, zvířata, zboží atd.).

Proti těmto zařízením lze použít potlačení signálů, které vytvářejí rušení na těch frekvencích, ve kterých je sledovač fungován.

GPS logger

Tyto rádia jsou schopné pracovat ve dvou režimech:

• běžný GPS přijímač;
• záznamník, zápis do paměti informace o cestě, která byla předána.

Mohou být:

• přenosný, vybaven malou baterií;
• automobil, poháněný palubní sítí.

V moderních modelech loggerů je možné napsat až dvě stě tisíc bodů. Také se doporučuje označit všechny body na cestě.

Zařízení se aktivně využívají v oblasti cestovního ruchu, sportu, sledování, kartografie, geodézie a podobně.

Global positioning dnes

Na základě výše uvedených informací lze vyvodit závěr, že takové systémy se již používají všude a oblast použití má tendenci být ještě rozšířenější.

Globální polohování zahrnuje oblast spotřeby. Díky nejnovějším technickým inovacím je systém jedním z nejoblíbenějších v tomto segmentu trhu.

Spolu s GPS v Rusku se v Evropě rozvíjí společnost GLONASS - Galileo.

Současně není globální polohování bez jeho nedostatků. Například v bytě ze železobetonové budovy, v tunelu nebo suterénu není možné určit přesnou polohu. Může se zabránit normálnímu příjmu magnetické bouře a rádiových zdrojů na zemi. Navigační mapy se rychle stávají zastaralými.

Největší nevýhodou je, že systém je zcela závislý na Ministerstvu obrany USA, který může kdykoliv například zahrnout rušení nebo zakázat civilní část vůbec. Proto je tak důležité, že kromě globálního systému určování polohy se také rozvíjejí systémy GPS a GLONASS a Galileo.