Co je to globální polohování?

Dnes pravděpodobně není žádná osoba, která by o GPS neslyšela. Nicméně, ne každý má plné pochopení toho, jak to je. V tomto článku se pokusíme pochopit, jaký je globální systém určování polohy, od něhož se skládá a jak funguje.

Historie

GPS navigační systém je součástí komplexu Navstar, vyvinutého a fungujícího 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 vypuštěno 24 družic, které zcela pokryly povrch naší planety. Civilní část vojenské sítě Navstar se nazývala GPS, což znamená Global Positoning System ("Global Positioning System").

Jeho základna se skládá ze satelitů, které se pohybují podél šesti kruhových trajektorií oběžné dráhy. Na šířku jsou jen jeden a půl metru a na délku - o něco více než pět. Hmotnost ve stejnou dobu činí asi osm set čtyřicet kilogramů. Všechny poskytují plnou pracovní kapacitu kdekoli na světě.

Sledování se provádí z hlavní řídicí stanice, která se nachází ve stavu Colorado. Tam je základna Air Force Shriver - padesátý prostorový spoj.

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

Takové globální umístění je satelitní systém provozovaný ministerstvem obrany Spojených států. Pracuje za všech okolností a neustále předává informace.

Princip činnosti

Globální polohovací systémy GPS fungují na základě následujících komponent:

• Trilaterace družice;
• Satelitní rozvody;
• Přesné časové reference;
• Umístění;
• Oprava.

Zvažme je podrobněji.

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

Dalmetry znamenají vzdálenost k družicím, počítaná časem, kdy se z nich vysílá rádiový signál do přijímače, s přihlédnutím k rychlosti 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 využívají 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 jsou těžko odstranitelné chyby. Je to 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 centimetrů do pěti metrů fungující v diferenciálním režimu. Liší se velikostí, velikostí paměti a počtem 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 nazývané "Diferenční korekce". Software zobrazuje data. Některé z nich lze editovat v manuálním 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 vypočteny a reportovány hlavní stanicí. Rafinovaná data jsou vnímána mobilním přijímačem, který zobrazuje opravená data.
• Druhá - diferenciální korekce v postprocesingu - nastane, když hlavní stanice zapíše opravy přímo do souboru v počítači. Původní soubor je zpracován společně s vylepšeným, poté dostáváme diferencovaně upravený soubor.

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

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 záznamu pozic a dalších informací. Je také oblastí rozvoje infrastruktury a městské ekonomiky, kdy jsou řízeny dopravní toky a komunální systém.

Široké uplatnění systému GPS globálního určování polohy bylo dosaženo 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 z pozemní stanice - až jeden milimetr. 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 vyznačuje kvalitou, provozními režimy, frekvencemi, navigačními systémy a cenou.

Uživatelské přijímače jsou schopny poskytovat přesné souřadnice, čas, nadmořská výška, 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. Jsou to vektorové a rastrové typy.

Ve vektorových variantách jsou uložena data o objektech, souřadnicích a dalších informacích. Mohou zahrnovat charakteristiky přírodního typu a spousty objektů, například hotelů, čerpacích stanic, restaurací apod., Protože neobsahují snímky, zabírají méně místa a pracují rychleji.

Typy rastru jsou nejjednodušší. Představují obraz terénu podle zeměpisných souřadnic. Můžete nasnímat fotografii ze satelitu nebo mapy typu papíru - 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 pohybu různých objektů, ke kterým je připojen. Obsahuje přijímač určující souřadnice a vysílač, který je odesílá uživateli, který je v dálce.

GPS-trackery mohou být:

• Osobní, používané individuálně;
• 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, kde je sledovač fungován.

GPS Logger

Tyto radiostanice jsou schopné pracovat ve dvou režimech:

• Konvenční GPS přijímač;
• Logger, zapisuje do paměti informace o cestě, která byla předána.

Mohou být:

• Přenosný, vybaven malou baterií;
• Automobil, poháněný palubní sítí.

V moderních modelech dřevařů 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 konstatovat, že takové systémy jsou již všude používány a rozsah 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 GLONASS vyvíjí v Evropě - Galileo.

Současně globální polohování není bez jeho nedostatků. Například v bytě z železobetonové budovy, v tunelu nebo suterénu není možné určit přesnou polohu. Magnetické bouře a rádiové zdroje umístěné na zemi mohou rušit normální příjem. Navigační karty se rychle stávají zastaralými.

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