Nawigacja GPS

admin — Mon, 14 Dec 2009 11:17:10 +0000

Globalny System Pozycjonowania (GPS) składa się z 24 satelitów poruszających się wokół Ziemi po kołowych orbitach o nominalnej wysokości 20183 km nad powierzchnią naszej planety. Globalny System Pozycjonowania GPS (Global Positioning System) – jest to satelitarny system przeznaczony do szybkiego i dokładnego wyznaczania współrzędnych geograficznych określających pozycję anteny odbiornika w przestrzeni. Sygnały odbierane przez dowolny odbiornik GPS dostępne są w sposób ciągły, niezależnie od warunków pogodowych, w dowolnym czasie i miejscu (pod warunkiem że antena "widzi niebo" – może się zdarzyć, że nie będzie można ustalić pozycji np. w tunelu).
Globalny System Pozycjonowania (GPS) składa się z 24 satelitów poruszających się wokół Ziemi po kołowych orbitach o nominalnej wysokości 20183 km nad powierzchnią naszej planety. Satelity rozmieszczone są w sześciu płaszczyznach orbitalnych, nachylonych do równika pod kątem 55 stopni. Każdy satelita okrąża Ziemię w 11 godzin i 58 minut. Parametry orbit są kontrolowane przez stacje naziemne.
Satelity wysyłają sygnały radiowe na częstotliwościach ok. 1,5 GHz pod kontrolą zsynchronizowanych ze sobą wzorców czasu. Na podstawie różnic czasu w jakim docierają do odbiornika sygnały z satelitów i co za tym idzie różnic drogi, mikroprocesor w odbiorniku dokonuje obliczenia pozycji odbiornika.
Warto pamiętać że:
•   Sygnały docierające do odbiornika z poszczególnych satelitów są poniżej poziomu szumów i do ich dekodowania stosowane są wyszukane techniki demodulacji.
•   Dokładność orbity satelity (odchyłka od teoretycznej) ma bezpośredni wpływ na dokładność określania pozycji odbiornika.
•   Do określenia pozycji odbiornika (ściślej: anteny odbiornika) w 2 wymiarach na powierzchni Ziemi potrzeba teoretycznie "widoczności" 3 satelitów (przy stosowanych częstotliwościach sygnały rozchodzą się "optycznie").
•   W nawet najprostszym odbiorniku obliczeń pozycji dokonuje specjalizowany mikroprocesor o bardzo dużej mocy obliczeniowej.
•   Sygnały odbierane przez odbiorniki "powszechnego użytku" zawierają (zawierały) sztucznie wprowadzany przez Departament Obrony USA sygnał zakłócający (SA), zwiększający błąd określania pozycji. Odbiorniki uprawnione (wojskowe) eliminują ten sygnał zakłócający, może być on także wyłączony w zależności od decyzji Departamentu Obrony.
•   System GPS może zostać w dowolnym momencie wyłączony przez rząd USA.
System GPS został udostępniony dla użytkowników cywilnych w 1983 roku. Aby jednak nie doszło do wykorzystania systemu przeciwko jego twórcom wprowadzono dwa różne stopnie dokładności: Standard Positioning Service – dostępny dla wszystkich oraz Precision Positioning Service zarezerwowany jedynie dla zadań specjalnych.

Jako ciekawostkę można podać, że cywilne 12 kanałowe odbiorniki (odbierające sygnały nawet z 12 satelitów jednocześnie), są w stanie poprawnie pracować do prędkości przemieszczania się 1665 km/h i wysokości do 18 km.

Odbiornik GPS służy do odbioru oraz przetwarzania sygnału i dekodowania informacji satelitarnej. Wyznacza on czas jaki upłynął od momentu wysłania sygnału do momentu jego odbioru. Na tej podstawie określa on odległość pomiędzy satelitą, a użytkownikiem, a także położenie satelity w momencie nadawania sygnału. Odległości od satelitów i ich współrzędne są wystarczającymi danymi do wyznaczenia położenia odbiornika.

Do określenia trójwymiarowego położenia (pozycji odbiornika – pojazdu) wystarczają jedynie pomiary z trzech satelitów. Jednakże, ze względu na fakt, iż większość odbiorników nie jest wyposażona w najbardziej zaawansowane zegary (bardzo wysoki koszt) oraz aby wyeliminować powstające z tego względu błędy pomiarowe, potrzebny jest dodatkowy pomiar z czwartego satelity.

Materiały edukacyjne » mapa

Nawigacja GPS