Введение в глобальные системы позиционирования

Вы когда-нибудь теряли свой кошелек и не могли найти его или какие-либо вещи, которые вы пропустили и не смогли отследить? Это где Глобальные системы позиционирования могут выйти из вашего побега и заставить вас подбодрить. Сегодня GPS это термин, который не нуждается в большом введении. GPS был огромной частью нашей повседневной жизни, от поиска до путешествия, от поиска до достижения, от поиска до отслеживания и подключения. С момента своего создания в 1973 году в Соединенных Штатах Министерством обороны США, GPS уже заняла важное место в человечестве и, несомненно, доказала свою важность для каждого из нас.

GPS, как следует из названия, Global Positioning System, сообщает положение любого объекта в мире, то есть относительно всей этой планеты, планеты Земля, с помощью спутниковой навигационной системы, в которой множество спутников, которые вращаются вокруг Земли, используются для найти объект. Он позволяет узнать, где именно находится конкретный объект в данный момент или находился в прошлом, его скорость за раз, целый день, независимо от погодных условий, в любой точке мира.

Первоначально разработанный для использования военными службами Соединенных Штатов, он стал общедоступным по очень низкой цене. Сегодня GPS-приемники прикреплены ко всем коммерческим продуктам, таким как сотовые телефоны, смартфоны, часы, автомобили, велосипеды и т. Д. На самом деле GPS сделан настолько дешевым, что вы можете просто использовать его для любого крошечного объекта для его отслеживания.

Работа систем глобального позиционирования (GPS)

GPS использует математический принцип «трилатерации» для определения положения объекта, и это система из более чем 30 спутников, вращающихся вокруг Земли.

Субъекты, вовлеченные в работу GPS:

  1. Спутники (космический сегмент)
  2. Система управления (эксплуатируется военными США)
  3. сигналы
  4. Приемники сигналов (пользовательский сегмент - гражданские и военные пользователи со своими устройствами GPS с антенной)
  • Положение спутников известно из сигналов, которые они передают в приемник.
  • Эти сигналы принимаются приемниками, подключенными к объектам, которые должны быть расположены.
  • Важным моментом здесь является то, что для определения точного местоположения приемника на Земле требуется минимум 4 спутника.
  • 3 спутника используются для отслеживания местоположения места.
  • 4- й спутник используется для подтверждения местоположения спутников.
  • Приемник GPS получает информацию со спутника и использует метод триангуляции для определения точного местоположения пользователя.

Преимущества и недостатки GPS

Ниже приведены преимущества и недостатки систем глобального позиционирования:

преимущества

  • Отличный инструмент для военных, гражданских и коммерческих пользователей
  • Автомобили без водителя, системы слежения за автотранспортными средствами, навигационные системы на основе GPS обеспечивают нам поворот от поворота к повороту
  • GPS имеет очень высокую скорость отслеживания объекта

Недостатки

  • Проблемы точности в городских районах
  • Слабые сигналы (поэтому не очень полезны в воде, в помещениях или в плотных зонах)

Ошибки систем глобального позиционирования

GPS включает в себя спутники, приемники, передачу сигнала между спутниками и приемниками. Таким образом, ошибки могут возникать в любом из вышеупомянутых трех объектов.

  • Ошибки в распространении сигнала

Поскольку мы знаем, что сигналы от спутников GPS, которые вращаются вокруг Земли, должны достигать приемника, и для этого сигналы должны проходить через атмосферу Земли. Сначала сигналы проходят через ионосферу (верхняя часть атмосферы), затем через тропосферу (нижняя часть атмосферы). Таким образом, на сигнал GPS дважды влияет атмосфера, из-за которой в сигналах присутствует диапазон ошибок от нуля до 30 метров.

  • Спутниковые ошибки

Первая ошибка - это ошибка положения спутника. Поскольку положение спутников является прогнозом, вычисленным из предыдущих наблюдений спутников станциями управления GPS, прогнозы не могут быть сделаны с абсолютной точностью, прогнозы являются неточными.

Таким образом, положения спутников, содержащиеся в «спутниковом сообщении», не являются точными, из-за чего вычисленное местоположение объекта иногда является неправильным.

Во-вторых, есть ошибки спутниковых часов. Поскольку атомные часы, используемые в спутниках, не идеальны, измерение времени прохождения сигналов, принимаемых для достижения приемников, и расстояния между спутником и приемником искажено.

  • Ошибки, возникающие на приемнике

На стороне приемника или его антенны возникают четыре основные ошибки:

1. Ошибка часов приемника: у приемника также есть часы для сравнения с часами внутри спутника для измерения времени прохождения сигнала. Эти часы имеют ошибки, которые называются «ошибками часов приемника».

2. Измерение шума : это зависит от типа «линейки», используемой для измерения дальности. Сигналы GPS имеют 3 линейки

  • Код грубого сбора (C / A)
  • P-код
  • Несущая фаза

Эти линейки обеспечивают точность в несколько метров, несколько дециметров и несколько миллиметров.

3. Ошибки многолучевого распространения: они возникают из-за отражения сигналов зданиями или другими объектами, мешающими прямым сигналам, посылаемым спутниками.

4. Антенна ошибка движения: Это происходит из - за перемещение электрической опорной точки или фазового центра антенны в то время как сигналы поступают с различных направлений.

Ограничения систем глобального позиционирования

Ниже приведены некоторые ограничения GPS:

1. Прием сигналов

Поскольку приемник GPS требует непрерывного приема сигнала как минимум от 4 спутников GPS, если на пути прохождения сигналов есть вода, стены, почва или другие препятствия, сигналы не могут проникнуть через эти препятствия. В таких случаях видимость GPS спутников GPS очень ограничена. Как и в городских районах с огромными небоскребами, сигналы отсутствуют в течение длительного периода времени.

2. Точность

Любая система, которая включает в себя измерение, имеет возможность ошибок. GPS ничем не отличается от этого. Поскольку в GPS используется много измерений, существует много возможностей неточности в определении точного местоположения объекта.

3. Честность

Приемник запрашивает информацию со спутников, они посылают приемнику сигналы, известные как «спутниковые сообщения», содержащие закодированную информацию о расстоянии спутника от приемника, позициях спутников и т. Д. Когда приемник получает комбинированные измерения от 4 спутников, он может показать свое местоположение. Но если положение спутника вычислено неверно или диапазон неправильный, это приводит к неправильному положению приемника. Сигналы, связанные с такими проблемами, называются «ошибочными сигналами». Эти сигналы влияют на целостность местоположения, предоставленного пользователю. Пользователь не знает, является ли позиция правильной или нет. Таким образом, это настоятельно рекомендуется для мониторинга целостности данных GPS.

Вывод

Можно сделать вывод, что в зависимости от GPS это хорошо, но всегда следует проверять точность результатов GPS. Можно также заметить, что точность может быть увеличена, но с затратами. Несмотря на все ограничения и ошибки, GPS по-прежнему остается лучшей системой позиционирования на сегодняшний день.

Рекомендуемые статьи

Это было руководство по системам глобального позиционирования. Здесь мы обсуждаем введение, работу, ограничения, преимущества и недостатки GPS. Вы также можете взглянуть на следующие статьи, чтобы узнать больше:

  1. Что такое встраиваемые системы?
  2. Что такое системный дизайн?
  3. Приложения искусственного интеллекта
  4. Что такое Весеннее Облако?

Категория:

Разработка программного обеспечения