Danas vjerovatno nema osobe koja nije čula za GPS. Međutim, nemaju svi potpuno razumijevanje o čemu se radi. U članku ćemo pokušati da shvatimo šta je globalni sistem pozicioniranja, od čega se sastoji i kako funkcioniše.
Historija
GPS navigacioni sistem je deo kompleksa Navstar, koji je razvilo i kojim upravlja Ministarstvo odbrane SAD. Projekat kompleksa počeo je da se realizuje 1973. godine. I već početkom 1978. godine, nakon uspješnog testiranja, pustili su ga u rad. Do 1993. godine oko Zemlje su lansirana 24 satelita, koji su u potpunosti prekrivali površinu naše planete. Civilni dio vojne mreže Navstar postao je poznat kao GPS, što je skraćenica od Global Positioning System ("globalni sistem pozicioniranja").
Njegova baza se sastoji od satelita koji se kreću u šest kružnih orbita. Široke su samo jedan i po metar, a dugačke nešto više od pet metara. Težina u ovom slučaju je oko osamsto četrdeset kilograma. Svi oni pružaju pune performanse bilo gdje na našoj planeti.
Praćenje se vrši sa glavne kontrolne stanice koja se nalazi u državi Kolorado. Tu je zračna baza Schriver - pedeseta svemirska sila.
Na Zemlji postoji preko deset stanica za praćenje. Ima ih na ostrvu Ascension, Havajima, Kwajaleinu, Diego Garcia, Colorado Springsu, Cape Canaveralu i drugim mjestima, čiji broj raste svake godine. Sve informacije dobijene od njih obrađuju se na glavnoj stanici. Ažurirani podaci se učitavaju svaka dvadeset četiri sata.
Ovo globalno pozicioniranje je satelitski sistem kojim upravlja Ministarstvo odbrane SAD. Radi u svim vremenskim uvjetima i konstantno prenosi informacije.
Princip rada
GPS sistemi globalnog pozicioniranja rade na osnovu sljedećih komponenti:
- satellite trilateration;
- satelitski raspon;
- tačna vremenska referenca;
- lokacija;
- ispravka.
Pogledajmo ih izbliza.
Trilateracija je izračunavanje udaljenosti podataka tri satelita, zahvaljujući kojoj je moguće izračunati lokaciju određene tačke.
Raspon označava udaljenost do satelita, izračunatu vremenom koje je potrebno da radio signal putuje od njih do prijemnika, uzimajući u obzir brzinu svjetlosti. Za određivanje vremena, generira se pseudo-slučajni kod, zahvaljujući kojem prijemnik može popraviti kašnjenje u bilo kojem trenutku.
Sljedeća slika označava direktnozavisno od tačnosti sata. Sateliti imaju atomske satove koji su precizni do jedne nanosekunde. Međutim, zbog njihove visoke cijene, ne koriste se svugdje.
Sateliti se nalaze na visini većoj od dvadeset hiljada kilometara od Zemlje, tačno onoliko koliko je potrebno za stabilno kretanje u orbiti i sužavanje atmosferskog otpora.
Tokom rada globalnog sistema pozicioniranja u svijetu, prave se greške koje je teško otkloniti. To je zbog prolaska signala kroz troposferu i jonosferu, gdje se brzina smanjuje, što dovodi do neuspjeha mjerenja.
Komponente sistema mapiranja
Postoji mnogo proizvoda globalnog sistema pozicioniranja i aplikacija za GIS mapiranje. Zahvaljujući njima, geografski podaci se brzo formiraju i ažuriraju. Komponente ovih proizvoda su GPS prijemnici, softver i uređaji za skladištenje podataka.
Prijemnici su u stanju da vrše proračune sa frekvencijom manjom od sekunde i preciznošću od desetina centimetara do pet metara, radeći u diferencijalnom režimu. Razlikuju se jedni od drugih po veličini, kapacitetu memorije i broju kanala za praćenje.
Dok osoba stoji na jednom mjestu ili se kreće, prijemnik prima signale sa satelita i vrši proračun svoje lokacije. Rezultati u obliku koordinata su prikazani na displeju.
Kontroleri su prenosivi računari koji pokreću softver potreban za prikupljanje podataka. Softver kontrolira postavke prijemnika. Pogoni imajurazličite dimenzije i vrste snimanja podataka.
Svaki sistem je opremljen softverom. Nakon što prenesete informacije sa drajva na računar, program povećava tačnost podataka pomoću posebne metode obrade koja se naziva "diferencijalna korekcija". Softver vizualizira podatke. Neki od njih se mogu uređivati ručno, drugi se mogu odštampati i tako dalje.
GPS globalno pozicioniranje - sistemi koji pomažu u prikupljanju informacija za ulazak u baze podataka, a softver ih izvozi u GIS programe.
Diferencijalna korekcija
Ova metoda značajno poboljšava tačnost prikupljenih podataka. U ovom slučaju, jedan od prijemnika se nalazi na tački određenih koordinata, a drugi prikuplja informacije tamo gdje su nepoznate.
Diferencijalna korekcija se implementira na dva načina.
- Prva je diferencijalna korekcija u realnom vremenu, gdje se greške svakog satelita izračunavaju i izvještavaju od strane glavne stanice. Rover prima ažurirane podatke koji prikazuje ispravljene podatke.
- Drugi - diferencijalna korekcija u naknadnoj obradi - odvija se kada glavna stanica upisuje ispravke direktno u datoteku u kompjuteru. Originalni fajl se obrađuje zajedno sa ažuriranim, a zatim se dobija diferencijalno ispravljeni fajl.
Trimble sistemi za mapiranje mogu koristiti obje metode. Dakle, ako je režim u realnom vremenu prekinut, ostaje moguće koristiti ga u naknadnoj obradi.
Prijava
GPSprimjenjuju se u različitim oblastima. Na primjer, globalni sistemi pozicioniranja se široko koriste u industriji prirodnih resursa, gdje ih geolozi, biolozi, šumari i geografi koriste za snimanje položaja i dodatnih informacija. To je takođe područje infrastrukture i urbanog razvoja gde se kontrolišu saobraćajni tokovi i komunalni sistem.
GPS-sistemi globalnog pozicioniranja takođe se široko koriste u poljoprivredi, opisuju, na primer, karakteristike polja. U društvenim naukama, istoričari i arheolozi ih koriste za navigaciju i snimanje istorijskih lokaliteta.
Opseg GPS sistema za mapiranje nije ograničen na ovo. Mogu se koristiti u bilo kojoj drugoj aplikaciji gdje su potrebne precizne koordinate, vrijeme i druge informacije.
GPS prijemnik
Ovo je radio prijemnik koji određuje položaj antene na osnovu informacija o vremenskim kašnjenjima radio signala sa Navstar satelita.
Mjerenja se formiraju sa tačnošću od tri do pet metara, a ako postoji signal sa zemaljske stanice - do jednog milimetra. GPS navigatori komercijalnog tipa na starim uzorcima imaju tačnost od sto pedeset metara, a na novim do tri metra.
Na osnovu prijemnika, GPS logera, GPS trackera i GPS navigatora napravljeni su.
Oprema može biti prilagođena ili profesionalna. Sekundarazlikuje se po kvaliteti, načinima rada, frekvencijama, navigacijskim sistemima i cijeni.
Prilagođeni prijemnici mogu prijaviti precizne koordinate, vrijeme, nadmorsku visinu, smjer koji odredi korisnik, trenutnu brzinu, informacije o putu. Informacije se prikazuju na telefonu ili računaru na koji je uređaj povezan.
GPS navigatori: mape
Mape poboljšavaju kvalitet navigatora. Dolaze u vektorskim i rasterskim tipovima.
Vektorske varijante pohranjuju podatke o objektima, koordinate i druge informacije. Mogu predstavljati prirodni teren i mnoge objekte kao što su hoteli, benzinske pumpe, restorani itd., jer ne sadrže slike, zauzimaju manje prostora i rade brže.
Rasterski tipovi su najjednostavniji. Oni predstavljaju sliku područja u geografskim koordinatama. Može se snimiti satelitska fotografija ili mapa na papiru - skenirana.
Trenutno postoje navigacijski sistemi koje korisnik može dopuniti svojim objektima.
GPS trackeri
Takav radio prijemnik prima i prenosi podatke za kontrolu i praćenje kretanja raznih objekata za koje je pričvršćen. Uključuje prijemnik koji određuje koordinate i predajnik koji ih šalje korisniku koji se nalazi na udaljenosti.
GPS trackeri stižu:
- osobno, koristi se pojedinačno;
- automobil, povezan na brodauto mreže.
Koriste se za određivanje lokacije raznih objekata (ljudi, vozila, životinje, roba i tako dalje).
Ovi uređaji se mogu koristiti za potiskivanje signala koji stvaraju smetnje na frekvencijama na kojima radi uređaj za praćenje.
GPS-logger
Ovi radio uređaji mogu raditi u dva načina rada:
- običan GPS prijemnik;
- logger, bilježi informacije o pređenom putu.
Mogu biti:
- prenosivi, opremljen punjivom baterijom male veličine;
- automobil, pokretan putem mreže.
U modernim modelima drvosječa moguće je snimiti do dvije stotine hiljada bodova. Također se preporučuje da označite sve tačke na svom putu.
Uređaji se aktivno koriste u turizmu, sportu, praćenju, kartografiji, geodeziji i tako dalje.
Globalno pozicioniranje danas
Na osnovu dostavljenih informacija, može se zaključiti da se takvi sistemi već koriste svuda, a opseg ima tendenciju da bude još rašireniji.
Globalno pozicioniranje pokriva potrošački sektor. Upotreba najnovijih tehničkih inovacija čini sistem jednim od najtraženijih u ovom segmentu tržišta.
Zajedno sa GPS-om, GLONASS se razvija u Rusiji, a Galileo u Evropi.
U isto vrijeme, globalno pozicioniranje nije bez svojih nedostataka. Na primjer, u stanu armiranobetonske zgrade, u tunelu ili podrumu, odredite tačnu lokacijunemoguće. Magnetne oluje i radio izvori na zemlji mogu ometati normalan prijem. Navigacijske karte brzo postaju zastarjele.
Najveći nedostatak je što sistem u potpunosti zavisi od američkog Ministarstva odbrane, koje u svakom trenutku može, na primjer, uključiti smetnje ili potpuno isključiti civilni dio. Stoga je toliko važno da se pored globalnog sistema pozicioniranja GPS i GLONASS razvijaju i Galileo.
