0

GPS

аутор: Саша Толочков датум: 07/03/2011 у: Навигација и мапе |

GPS је полако постао део наше свакодневице. Поред службене употребе у војне сврхе, (за које је првенствено и замишљен), геодетске и разне друге професионалне, све више улази у све поре цивилне употребе кроз три групе уређаја: outdoor (нама најзанимљивији), automotive (у задње време најраширенији) и marine.

У новије време  даљим развојем ове технологије и падом цена  доступни су и мобилни телефони са gps-ом, и то у две варијанте: са екстерним gps пријемником који са телефоном  комуницира путем blutut,  и новије варијанте са интегрисаним пријемником.

Ова варијанта је пре свега  употребљивија за ауто навигацију и  већина софтвера и мапа је прилагођена  овој употреби. Обзиром на велике „тач-скрин“ дисплеје савремених  ”смартфон”-ова ово је улога где ови уређаји сасвим добро завршавају посао.

Што се тиче „оутдор“ употребе  и поред постојања мањег броја  програма и мапа, пре свега недостатка  минимума робусности,  потребне за пунокрвне  активност, их у највећој мери искључује из овог сегмента.

Систем је замишљен почетком седамдесетих (1973-navstar gps), из потреба америчког војног сектора,  за  прецизним, глобално доступним и поузданим системом за навигацију на копну, мору и у ваздуху, а све то узимајући у обзир искуства  и недостатке претходних  навигационих система (земаљских и свемирских) као што су Transit,Omega итд.

Систем се састоји од  три подсистема :

  • свемирског подсистема
  • земаљског подсистема  и
  • корисничког подсистема

Свемирски подсистем се састоји од сателита,у орбити на висини 20200 км. Сателити круже у 6 орбиталних равни под углом од 550 односу на екватор, и у свакој равни је активно 4 сателита, дакле 24 активна сателита плус резервни сателити – тренутно је оперативно 30 сателита и то блок 2a, 2r,  2r-м 2f.

Први сателит је лансиран 1978 а сyстем је комплетиран 1993 када је проглашена почетна оперативна способност. Пуна оперативност је достигнута 1995.

Сателити имају животни век од око 10 година, тако да се стално лансирају нови да би се задржала  потребна доступност. Тренутно су у оперативној употреби разни сателити, блок 29 (a,r,r-m,f), док су сви блок 1и 2 ван употребе, а 2014 год. се очекује увођење блок 3 серије. Иначе до сада је укупно лансирано 59 сателита (2 неуспешно).

Земаљски подсистем је у ствари  контролно-управљачки сyстем и састоји се од станица за праћење  (6) , главне контролне станице  и земаљских станица.

Станице за праћење врше мониторинг позиција и времена сателита и те податке шаљу главној станици, која обрађује податке и прорачунава тачне позиције и времена сателита, који се  преко земаљског антенског система  шаљу  сателитима.

Кориснички подсистем чине пријемници тј. gps уређаји свих врста, било као пријемници прикључени  другим уређајима (мобилни, pda, рачунари итд.), било као самостални gps уређаји.

Принцип рада се заснива на одређивању удаљености  пријемника од  три или више сателита (трилатерација).Сваки сателит емитује алманах тј дигиталну секвенцу на неколико фреквенција, цивилним уређајима  је намењена фреквенција L1  -1575.42 Mhz. На основу времена протеклог од емитовања до пријема сигнала – дела поруке, уређај израчунава удаљеност до сателита (брзина простирања радио таласа је позната). На месту пресека ове три удаљености (удаљености од три сателита) је позиција уређаја (у пракси је мало компликованије јер је нас положај негде на замишљеној сфери којој је сателит у средишту па ће те три сфере имати две позиције у којој се секу, од којих једна није логична – што већ пријемник прорачунава ).

Дакле сада имамо 2D координате , ако имамо податке и од четвртог сателита  сфера која одражава удаљеност од њега ће прве три сфере сећи у једној тачки тако да сада имамо 3D координате тј. географску ширину, дужину и надморску висину .

Овде треба напоменути да су ови уређаји пасивни – значи ништа никоме не емитују тј. нису предајници, само примају сигнале обрађују их  и нама приказују на разне начине – мала али важна демистификација.

Из самог принципа се види да је време тј. прецизно мерење времена врло битно, због чега су сателити опремљени врло прецизним атомским часовницима. Такође пријемници поседују врло прецизне часовнике који наравно нису на нивоу оних на сателитима (што због цене, што због габарита уређаја), тако да пријемници стално врше корекцију пријемом сигнала са сателита. Секундарна  појава је – нуспроизвод целог система, прецизно рачунање времена.

Цивилни (неауторизовани ) уређаји обрађују C/A код, док је  P код је намењен војном сектору и ауторизованим корисницима и модулиран је поред L1 и на L2 фреквенцији (1227.60 Mhz).

Иначе C/A код је био подложан намерном уношењу грешке о положајима сателита, што је доводило до грешке у одређивању позиције пријемника,  такозвана селективна доступност, што је на срећу укинуто указом тадашњег председника УСА (02.05.2000),  тако да прецизност зависи од прецизности система , броја и положаја расположивих сателита, услова у атмосфери и самих уређаја и износи у просеку око 3-10 метара.

Сам систем поседује одређене грешке које су више или мане подложне корекцијама, основни извори грешака су:

  • Јоносферско и тропосферско кашњење сигнала изазвано успоравањем сигнала кроз атмосферу. Ово се углавном коригује коришћењем модела просечне грешке.
  • Oрбиталне грешке изазване непрецизним подацима о  положају сателита.
  • Грешке сата пријемника –као што је већ поменуто, сат може имати мале непрецизности које могу довести до великих грешака  обзиром на брзину кретања сигнала (брзина светлости), грешка од једне милисекунде изазива грешку од 30м.
  • Рефлексија сигнала-одбијање сигнала од великих рефлективних објеката што изазива дужи пут сигнала.
  • Број видљивих сателита  зависи од конфигурације терена, зграда, електронске интерференције, лишћа итд, зато је потребно да уређај буде вишеканални (што сви јесу данас), како би увек имао довољан број видљивих сателита.
  • Положај сателита у датом тренутку веома утиче на прецизност, најидеалније би било имати три сателита на хоризонту под међусобним углом од 120° и четврти равно изнад. Лоше је кад су густо груписани или још горе кад су у линији.

Pостоје разне методе за повећање прецизности тј. смањивање погрешака, најбитније су DGPS, WAAS и EGNOS.

Dиференцијални  GPS  се заснива на томе да је грешка углавном слична за одређено шире подручје у оквиру кога се постави референтна станица на прецизно познати положај. Она мери разлику између стварне позиције и оне израчунате од стране система и врши фине корекције, које на разне начине примају пријемници у близини ове станице (тј. подручју  у којем је грешка слична као на позицији станице.

WAAS је систем базиран  на систему земаљских референтних станица и сателитима у геостационарној орбити. Земаљске станице  примају GPS податке прорачунавају евентуалне грешке,генеришу корекционе поруке које се затим емитују преко геостационарних сателита које, WAAS компатибилан уређај, може да прими и обради. Иначе фреквенција на којој ови сателити реемитују корекциони сигнал је L1-дакле иста као и стандардни GPS сигнал.

Овај систем покрива подручје Северне америке, а компатибилан систем намењен Европи је EGNOS. Ови системи су компатибилни што значи да ће уређај купљен у Америци, за кога је наведена WAAS спецификација, радити са корекцијом EGNOS у Европи и обрнуто (наравно само ако има добар сигнал са корекционих сателита). На неким уређајима ови сателити су означени са D, и ако је функција WAAS/EGNOS искључена, треба је обавезно укључити.

Share

Коментари:

Оставите одговор

Ваша адреса е-поште неће бити објављена.

© 2011-2020 Планинарско друштво „ВИС” Лазаревац Сва права задржана.