Коротко о GPS

  Категория » GPS/GSM/RFID системы   


GPS - аббревиатура от английского термина Global Positioning System, проект первоначально задумывался только для военных целей и принадлежит военному ведомству США. Основной задачей системы является высокоточное определение координат различных подвижных и стационарных объектов на местности. Датой рождения этой технологии, считается февраль 1978 года - дата, когда был выведен на орбиту первый спутник, а в полную мощность система заработала только в декабре 1993 года.

Коротко о GPS


Основой системы GPS являются 24 спутника NAVSTAR (Navigation Satellite Time and Ranging) работающих в единой сети и находящихся на шести круговых орбитах расположенных под углом 60° друг к другу, таким образом, чтобы из любой точки земной поверхности были видны от четырех до двенадцати таких спутников. На каждой орбите находится по 4 спутника, высота орбит примерно равна 20000 км, а период обращения каждого спутника вокруг земли 12 часов.

Коротко о GPS


Спутник весит более 900 кг и с раскрытыми солнечными батареями имеет размер около 5 метров, мощность радиопередатчика составляет 50 ватт. Средний срок службы каждого спутника системы приблизительно 10 лет, и по мере того как спутник вырабатывает свой ресурс, на замену ему на орбиту выводится новый спутник.

Система GPS не является полностью автономной, ее работоспособность контролируется станциями наблюдения с Земли, расположенными на Гавайях, атолле Кваджелейн, островах Вознесения и Диего-Гарсия. Вся информация записывается и передается на главную командную станцию, расположенную на военной базе Falcon в Колорадо-Спрингс откуда производится корректировка орбит и навигационной информации.

Коротко о GPS


Главной идеей системы GPS является определения координат на основании расчета расстояний от объекта расположенного на земле до группы спутников в космосе измеряемых системой, при этом спутники выступают как точно координированные точки отсчета. В настоящее время GPS-системы широко используются для спутникового мониторинга транспорта и различных передвижных объектов. Расстояние рассчитывается по обычной формуле известной из курса математики начальной школы, расстояние равно скорости умноженной на время. Скорость в данном случае равна скорости распространения радиоволн 300000 км/с и если точно знать время, когда этот сигнал был отправлен со спутника, то можно рассчитать расстояние до него.

Каким же образом происходит вычисление времени прохождения сигнала от спутника до объекта? На самом деле все очень просто. Для этого на спутнике и в GPS приёмнике на земле одновременно генерируется одинаковый псевдослучайный код (PRN или PseudoRandom Number code). Использование этого кода позволяет приёмнику определить временную задержку в любой момент времени. Кроме того, спутники могут излучать сигнал на одной и той же частоте, так как каждый спутник идентифицируется по своему псевдослучайному коду. GPS приёмник проверяет входящий сигнал со спутника и определяет, когда он генерировал такой же код. Полученная разница, умноженная на скорость света (~ 300000 км/с) даёт искомое расстояние.

Как видно из сказанного выше, вычисления напрямую зависят от точности хода часов. Код должен генерироваться на спутнике и GPS приёмнике в одно и то же время, поэтому на спутниках установлены атомные часы, имеющие точность около одной наносекунды. Однако это слишком дорого, чтобы устанавливать такие часы в каждый GPS приёмник, вместо этого используют измерения от четвёртого спутника. Эти измерения можно использовать для устранения ошибок, которые возникают, если часы на спутнике и в GPS приёмнике не синхронизированы. Для наглядности, рассмотрим ситуацию на плоскости, так как в этом случае необходимы только три спутника для вычисления местоположения объекта.

Если получены измерения с трёх спутников и все часы точные, то круги, описанные радиус-векторами, будет пересекаться в одной точке. Однако если часы в GPS приёмнике спешат на 1 секунду, то картина будет выглядеть примерно так, как показано на рисунке.

Коротко о GPS


В таком случае, когда GPS приёмник получает серию измерений, которые не пересекаются в одной точке, компьютер в GPS приёмнике начинает вычитать (или добавлять) время методом последовательных итерации до тех пор, пока не сведёт все измерения к одной точке. После этого вычисляется поправка и делается соответствующее уравнивание.

Если вам требуется третье измерение, то необходим четвёртый спутник для устранения ошибок хода часов в GPS приёмнике. Таким образом, при работе в поле вам необходимо иметь минимум четыре спутника, чтобы определить трёхмерные координаты объекта.

Коротко о GPS


Для того чтобы понять, как это происходит, нужно немного пространственного мышления. Допустим, что расстояние от одного спутника известно, и мы можем описать сферу заданного радиуса вокруг него. Когда становится известным расстояние и до второго спутника, то определяемое местоположение будет расположено где-то в круге, задаваемом пересечением двух сфер, а третий спутник определяет две точки на окружности. Остаётся рассчитать какая из них, и есть искомое местоположение. Одна из точек всегда может быть отброшена, так как она имеет высокую скорость перемещения или находится под поверхностью Земли.

Коротко о GPS


Таким образом, зная расстояние до трёх спутников, можно вычислить координаты определяемой точки.



Вы можете сохранить эту статью:

Коротко о GPS

из категории » GPS/GSM/RFID системы »  в сервисах:



Просто нажмите на кнопку нужного Вам сервиса и данная статья будет сохранена.

Дополнительная информация по теме:

Взаимодействие технологий при спутниковом мониторинге Взаимодействие технологий при спутниковом мониторинге

Спутниковый мониторинг - это совокупность различных методов наблюдений за определенным объектом, которые позволяют наблюдать его соответствие первоначальному предположению и оценивать положение объекта. Дополнительно выполняется комплексный анализ по заданным значениям, который учитывает или не учит ...

RTLS системы определения местоположения предметов в реальном времени

Важной логистической проблемой является задача тотального отслеживания объектов на протяжении всей логистической цепи. Перед руководителем или владельцем центра распределения готовой продукции, грузового терминала, крупного складского комплекса часто встают вопросы: как снизить логистические издержк ...

Диапазон данных, передаваемых от бортового GPS устройства в диспетчерский ц ... Диапазон данных, передаваемых от бортового GPS устройства в диспетчерский ц ...

Диапазон данных, передаваемых от бортового GPS устройства в диспетчерский центр предприятия включает в себя:1. географические координаты объекта;2. мгновенную скорость движущегося объекта;3. дату и время измерения.Для того, чтобы повысить безопасность системы спутникового мониторинга транспорта, все ...

Поддержка динамических данных RFID метками и большое расстояние чтения Поддержка динамических данных RFID метками и большое расстояние чтения

Вы можете перезаписывать данные на RFID метку RW-типа несколько раз. Но сколько раз? В общем случае вы можете перезаписывать RW-метку, имеющуюся на нынешнем рынке, не менее 10 000 раз, и есть производители, заявляющие о возможности перезаписи 100 000 и более раз. Перезапись оказывается полезной, есл ...

Основная задача систем спутникового мониторинга транспорта Основная задача систем спутникового мониторинга транспорта

Основная задача системы спутникового мониторинга транспорта (ССМТ) заключается в определении местонахождения транспортных средств (ТС) в любой точке Земли с помощью географических координат. Для достижения этой цели, как правило, используют определенное количество спутников GPS, каждый из которых пе ...


Для поиска по всем категориям нашего сайта рекомендуем Вам пройти авторизацию либо зарегистрироваться.

Яндекс.Метрика Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru   "СМАРТ Системы"      © 2007-2016 Все права защищены.