Bugün muhtemelen GPS'i duymayan yoktur. Ancak, herkes ne olduğu hakkında tam bir anlayışa sahip değildir. Makalemizde küresel konumlandırma sisteminin ne olduğunu, nelerden oluştuğunu ve nasıl çalıştığını anlamaya çalışacağız.
Tarih
GPS navigasyon sistemi, ABD Savunma Bakanlığı tarafından geliştirilen ve işletilen Navstar kompleksinin bir parçasıdır. Kompleksin projesi 1973 yılında uygulanmaya başlandı. Ve zaten 1978'in başında, başarılı testlerden sonra devreye aldılar. 1993 yılına gelindiğinde, Dünya'nın çevresine, gezegenimizin yüzeyini tamamen kaplayan 24 uydu fırlatılmıştı. Navstar askeri ağının sivil kısmı, Küresel Konumlandırma Sistemi ("küresel konumlandırma sistemi") anlamına gelen GPS olarak bilinir hale geldi.
Tabanı, altı dairesel yörüngede hareket eden uydulardan oluşur. Sadece bir buçuk metre genişliğinde ve beş metreden biraz daha uzunlar. Bu durumda ağırlık yaklaşık sekiz yüz kırk kilogramdır. Hepsi gezegenimizin her yerinde tam performans sağlar.
İzleme, Colorado eyaletinde bulunan ana kontrol istasyonundan gerçekleştirilir. Schriver Hava Kuvvetleri Üssü var - ellinci uzay kuvveti.
Dünyada ondan fazla izleme istasyonu var. Ascension Adası, Hawaii, Kwajalein, Diego Garcia, Colorado Springs, Cape Canaveral ve sayıları her yıl artan diğer yerlerde bulunurlar. Onlardan alınan tüm bilgiler ana istasyonda işlenir. Güncellenen veriler her yirmi dört saatte bir yüklenir.
Bu küresel konumlandırma, ABD Savunma Bakanlığı tarafından işletilen bir uydu sistemidir. Her türlü hava koşulunda çalışır ve sürekli bilgi iletir.
Çalışma prensibi
GPS küresel konumlandırma sistemleri aşağıdaki bileşenlere göre çalışır:
- uydu trilaterasyon;
- uydu menzili;
- kesin zaman referansı;
- konum;
- düzeltme.
Onlara daha yakından bakalım.
Trilaterasyon, belirli bir noktanın konumunu hesaplamanın mümkün olduğu üç uydunun verilerinin mesafesinin hesaplanmasıdır.
Ranging, ışık hızı dikkate alınarak radyo sinyalinin uydulardan alıcıya ulaşması için geçen süre ile hesaplanan, uydulara olan mesafe anlamına gelir. Zamanı belirlemek için, alıcının gecikmeyi herhangi bir zamanda düzeltebilmesi sayesinde sözde rastgele bir kod oluşturulur.
Aşağıdaki şekil doğrudansaatin doğruluğuna bağlı. Uydular, bir nanosaniye hassasiyetinde atomik saatlere sahiptir. Ancak yüksek maliyetleri nedeniyle her yerde kullanılmazlar.
Uydular, Dünya'dan yirmi bin kilometreden daha yüksek bir irtifada, yörüngede sabit hareket ve atmosferik direncin daralması için tam olarak gerekli olduğu kadar.
Dünyada küresel konumlandırma sisteminin işleyişi sırasında ortadan kaldırılması zor olan hatalar yapılmaktadır. Bunun nedeni, sinyalin hızın düştüğü troposfer ve iyonosferden geçerek ölçüm hatalarına yol açmasıdır.
Bir haritalama sisteminin bileşenleri
Birçok küresel konumlandırma sistemi ürünü ve CBS haritalama uygulaması vardır. Onlar sayesinde coğrafi veriler hızla oluşturulur ve güncellenir. Bu ürünlerin bileşenleri GPS alıcıları, yazılım ve veri depolama cihazlarıdır.
Alıcılar, diferansiyel modda çalışarak, bir saniyeden daha az frekans ve onlarca santimetre ila beş metre hassasiyetle hesaplamalar yapabilir. Boyut, bellek kapasitesi ve izleme kanallarının sayısı bakımından birbirlerinden farklıdırlar.
Bir kişi bir yerde dururken veya hareket ederken, alıcı uydulardan sinyaller alır ve konumu hakkında bir hesaplama yapar. Sonuçlar ekranda koordinat şeklinde gösterilir.
Kontrolörler, veri toplamak için gereken yazılımı çalıştıran taşınabilir bilgisayarlardır. Yazılım, alıcı ayarlarını kontrol eder. Sürücülerfarklı boyutlar ve veri kaydı türleri.
Her sistem yazılımla donatılmıştır. Sürücüden bilgisayarınıza bilgi yükledikten sonra program, "diferansiyel düzeltme" adı verilen özel bir işleme yöntemi kullanarak verilerin doğruluğunu artırır. Yazılım verileri görselleştirir. Bazıları manuel olarak düzenlenebilir, diğerleri yazdırılabilir vb.
GPS küresel konumlandırma - veritabanlarına giriş için bilgi toplamaya yardımcı olan sistemler ve yazılım bunları GIS programlarına aktarır.
Diferansiyel düzeltme
Bu yöntem, toplanan verilerin doğruluğunu önemli ölçüde artırır. Bu durumda, alıcılardan biri belirli koordinatlarda bir noktada bulunur ve diğeri bilinmeyen yerlerde bilgi toplar.
Diferansiyel düzeltme iki şekilde uygulanır.
- İlki, her uydunun hatalarının ana istasyon tarafından hesaplanıp rapor edildiği gerçek zamanlı diferansiyel düzeltmedir. Güncellenen veriler, düzeltilmiş verileri görüntüleyen gezici tarafından alınır.
- İkinci - işlem sonrası diferansiyel düzeltme - ana istasyon düzeltmeleri doğrudan bilgisayardaki bir dosyaya yazdığında gerçekleşir. Orijinal dosya güncellenenle birlikte işlenir, ardından farklı olarak düzeltilmiş bir dosya elde edilir.
Trimble haritalama sistemleri her iki yöntemi de kullanabilir. Böylece, gerçek zamanlı mod kesintiye uğrarsa, onu son işlemede kullanmak mümkün olmaya devam eder.
Uygulama
GPSfarklı alanlarda uygulanmaktadır. Örneğin, küresel konumlandırma sistemleri, jeologların, biyologların, ormancıların ve coğrafyacıların bunları konumları ve ek bilgileri kaydetmek için kullandığı doğal kaynaklar endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Aynı zamanda trafik akışının ve altyapı sisteminin kontrol edildiği bir altyapı ve kentsel gelişim alanıdır.
Küresel konumlandırma GPS sistemleri, örneğin tarlaların özelliklerini açıklayarak tarımda da yaygın olarak kullanılmaktadır. Sosyal bilimlerde, tarihçiler ve arkeologlar bunları tarihi mekanlarda gezinmek ve kaydetmek için kullanırlar.
GPS haritalama sistemlerinin kapsamı bununla sınırlı değildir. Kesin koordinatlar, zaman ve diğer bilgilerin gerekli olduğu herhangi bir başka uygulamada kullanılabilirler.
GPS alıcısı
Bu, Navstar uydularından gelen radyo sinyallerinin zaman gecikmeleri hakkındaki bilgilere dayanarak antenin konumunu belirleyen bir radyo alıcısıdır.
Ölçümler, üç ila beş metrelik bir doğrulukla ve bir yer istasyonundan bir sinyal varsa - bir milimetreye kadar oluşturulur. Eski örneklerdeki ticari tip GPS navigatörleri yüz elli metre ve yenilerinde - üç metreye kadar bir hassasiyete sahiptir.
Alıcılara dayalı olarak, GPS kaydediciler, GPS izleyiciler ve GPS navigatörleri yapılır.
Ekipman özel veya profesyonel olabilir. İkincikalite, çalışma modları, frekanslar, navigasyon sistemleri ve fiyat bakımından farklılık gösterir.
Özel alıcılar, kesin koordinatları, zamanı, rakımı, kullanıcı tarafından belirlenen rotayı, mevcut hızı, yol bilgilerini bildirebilir. Bilgi, cihazın bağlı olduğu telefonda veya bilgisayarda görüntülenir.
GPS navigasyon cihazları: haritalar
Haritalar, gezginin kalitesini iyileştirir. Vektör ve raster tiplerinde gelirler.
Vektör çeşitleri nesneler, koordinatlar ve diğer bilgiler hakkındaki verileri depolar. Görüntü içermedikleri, daha az yer kapladıkları ve daha hızlı çalıştıkları için otel, benzin istasyonu, restoran vb. gibi birçok nesneyi ve doğal araziyi öne çıkarabilirler.
Raster türleri en basit olanlardır. Coğrafi koordinatlarda bölgenin bir görüntüsünü temsil ederler. Bir uydu fotoğrafı çekilebilir veya kağıt türü bir harita taranabilir.
Şu anda kullanıcının nesneleri ile tamamlayabileceği navigasyon sistemleri var.
GPS izleyiciler
Böyle bir radyo alıcısı, bağlı olduğu çeşitli nesnelerin hareketlerini kontrol etmek ve izlemek için veri alır ve iletir. Koordinatları belirleyen bir alıcı ve bunları uzaktaki bir kullanıcıya gönderen bir verici içerir.
GPS izleyicileri gelir:
- kişisel, ayrı ayrı kullanılır;
- otomobil, gemiye bağlıotomatik ağlar.
Çeşitli nesnelerin (insanlar, araçlar, hayvanlar, mallar vb.) konumunu belirlemek için kullanılırlar.
Bu cihazlar, izleyicinin çalıştığı frekanslarda parazit oluşturan sinyalleri bastırmak için kullanılabilir.
GPS kaydedici
Bu telsizler iki modda çalışabilir:
- normal GPS alıcısı;
- logger, kat edilen yol hakkında bilgi kaydetme.
Onlar şunlar olabilir:
- taşınabilir, küçük boyutlu şarj edilebilir pille donatılmıştır;
- otomobil, yerleşik ağ tarafından desteklenmektedir.
Modern kaydedici modellerinde iki yüz bin noktaya kadar kayıt yapmak mümkündür. Ayrıca yolunuzdaki herhangi bir noktayı işaretlemeniz önerilir.
Cihazlar turizm, spor, takip, haritacılık, jeodezi vb. alanlarda aktif olarak kullanılmaktadır.
Bugün küresel konumlandırma
Sağlanan bilgilere dayanarak, bu tür sistemlerin zaten her yerde kullanıldığı ve kapsamının daha da yaygın olduğu sonucuna varılabilir.
Küresel konumlandırma tüketici sektörünü kapsar. En son teknik yeniliklerin kullanılması, sistemi bu pazar segmentinde en çok arananlardan biri haline getiriyor.
GPS ile birlikte GLONASS Rusya'da ve Galileo Avrupa'da geliştiriliyor.
Aynı zamanda, küresel konumlandırmanın dezavantajları da yoktur. Örneğin, betonarme bir binanın bir dairesinde, bir tünelde veya bodrumda, tam yeri belirleyinimkansız. Yerdeki manyetik fırtınalar ve radyo kaynakları normal alıma engel olabilir. Navigasyon haritaları hızla güncelliğini yitirir.
En büyük dezavantajı, sistemin tamamen ABD Savunma Bakanlığı'na bağımlı olmasıdır; bu, herhangi bir zamanda, örneğin, müdahaleyi açabilir veya sivil kısmı tamamen kapatabilir. Bu nedenle, küresel konumlandırma sistemine ek olarak GPS ve GLONASS ve Galileo'nun da gelişmesi çok önemlidir.
