Co je Global Positioning Systems (GPS): Autoritativní průvodce

S funkcemi zaměřenými na každé počasí i na prostor, Globální Polohovací Systém(GPS) označuje druh navigačního systému, který je schopen uspokojit požadavky na nepřetržité a přesné určování, stejně jako lokalizaci trojrozměrných pozic a trojrozměrného pohybu a času pro vojenské uživatele umístěné kdekoli na zeměkouli nebo v blízkém okolí. Zemský prostor. S vlastnostmi středního dosahu a kruhového, je to orbita satelitní navigační systém.

Článek vám představí definici Global Locating System a jeho aplikační prostředí.

1. Jak definovat Global Positioning System?

GPS je zkratka pro Global Positioning System (GPS), a jeho čínský krátký termín je „Ball system“. Být novou generací vesmírných satelitních navigačních a lokalizačních systémů, Globální polohovací systém je společně vynalezen armádou, Oddělení námořnictva a letectva USA. v 70. letech 20. století. Funkce GPS musí obsahovat tři prvky: GPS terminály, připojení přenosové sítě a monitorovací platformy. Tyto tři druhy komponentů jsou nepostradatelné. s 3 komponenty, systém je schopen nabídnout služby, jako je ochrana proti krádeži vozidel, loupežný odpor, sledování jízdních tras a také ovládání hovorů.

2. Principy fungování GPS

Základní principy fungování navigačního systému GPS se týkají měření vzdálenosti mezi satelity se známou polohou a uživatelským přijímačem., a poté integrálně analyzovat data shromážděná z více satelitů, abyste se dozvěděli o přesné poloze přijímačů. Aby byl záměr realizován, polohu satelitu lze zkontrolovat v efemeridě satelitu na základě časů zaznamenaných palubními hodinami. Vzdálenost od uživatelů k satelitu se získává zaznamenáváním času, po který se satelitní signál šíří k uživatelům, a násobí jej rychlostí světla (Díky interferenci ionosféry atmosféry, vzdálenost není skutečná vzdálenost mezi uživatelem a satelitem, ale pseudovzdálenost (PR), což znamená, že pokud satelit GPS funguje normálně, bude neustále přenášet navigační zprávy s pseudonáhodným kódem, ze kterého se skládá 1 a 0 prvky binárního kódu (zkráceně pseudokód).

3. Složení globálního lokalizačního systému

Část vesmíru

GPS satelit

S válcovým tělem i solárními plachtami na obou stranách, GPS satelity jsou schopny automaticky se orientovat na slunce. Každý satelit je vybaven několika atomovými hodinami, nabízející vysoce přesné časové standardy pro satelity. S palivy a rozstřikovacími tryskami na palubě, satelity jsou schopny regulovat své oběžné dráhy pod kontrolou pozemních řídicích systémů.

Základní funkce satelitů GPS zahrnují:

• Přijímejte a ukládejte navigační zprávy z pozemních řídicích systémů a poté jsou zprávy modulovány na nosné vlně, aby byly vysílány uživatelům.
• Upravte oběžné dráhy a satelitní hodiny, opravovat závady nebo aktivovat náhradní díly pro udržení normálního provozu celého systému na základě příkazů pozemních řídicích systémů.

Satelity GPS lze rozdělit do dvou typů: družice zkušebního typu a pracovní družice.

Satelitní souhvězdí

Soubor satelitů GPS, které lze vynést na oběžnou dráhu a správně fungovat, se nazývá konstelace satelitů GPS. Celkový počet satelitů, které jsou aktuálně v provozu, je 24, které jsou rozptýleny po šesti orbitálních rovinách, se čtyřmi satelity na každé orbitální rovině, zajistit, aby uživatelé na jakékoli pozici může kdykoli pozorovat čtyři až osm satelitů. Aby byly nefunkční satelity včas vyměněny, tři další satelity, které byly vypuštěny na oběžnou dráhu a fungují správně, byly vydány jako záložní satelity, a 24 Plus 3 souhvězdí jsou považována za základní souhvězdí.

Tje součástí pozemního monitorování

Pozemní zařízení, která mohou poskytovat podporu pro správný provoz celého systému, se označují jako pozemní řídící části, které se skládají z hlavní řídicí stanice, monitorovací stanici, vstřikovací stanice i komunikační a podpůrné systémy.

Hlavní řídící stanice

Hlavní řídicí stanice funguje jako administrativní a technické centrum celého pozemního monitorovacího systému, která hraje hlavní roli v řízení a koordinaci provozu všech částí pozemního monitorovacího systému.

Na základě materiálů zaslaných každou monitorovací stanicí, oběžné dráze satelitu, stejně jako korekční číslo satelitních hodin, budou vypočítány a předpovězeny, a poté bude sestavena navigační zpráva v předepsaném formátu a přenesena na pozemní injekční stanici.

Satelitní oběžná dráha a údaje satelitních hodin budou upraveny. Když selže satelit, systém má na starosti opravu nebo aktivaci náhradních dílů, aby byl zachován jejich normální provoz. A pokud satelit nejde opravit, náhradní družice je vyvolána, aby ji nahradila, aby byl zachován spolehlivý provoz celého systému.

Mmonitorovací stanice

Monitorovací stanice funguje jako bezobslužné centrum automatického sběru dat. Jeho hlavní funkce pokrývají

1. Měření pseudovzdálenosti každého satelitu GPS v zorném poli,
2. Automatizované měření a záznam meteorologických prvků, jako je teplota, barometrický tlak a relativní vlhkost s pomocí meteorologických senzory.
3. Po opravě pozorování pseudovzdálenosti následují úpravy, vyhlazení a stlačení, a poté přenést na hlavní řídicí stanici.

jávstřikovací stanice

Injekční stanice funguje jako pozemní zařízení, které zadává navigační zprávy a další příkazy satelitům GPS. Může ukládat přijaté navigační zprávy do mikropočítače a poté vkládat tyto navigační zprávy a další příkazy do satelitu, respektive pomocí vysílací antény s velkou aperturou, když satelit přechází přes něj..

Komunikační a podpůrný systém

Komunikační a pomocné systémy jsou agentury a zařízení v pozemním sledovacím systému, které mají na starosti transformaci dat a poskytování dalších pomocných služeb.. Komunikační systém GPS je směsí pozemních komunikačních linek, podmořské kabely a satelitní komunikace.

Uživatelské části se skládají převážně z uživatelů a zařízení, jako jsou přijímače GPS.

GPS přijímač

Nástroj a vybavení, které jsou schopny shromáždit, zpracovávat a měřit satelitní signály GPS pro navigaci, lokalizace, orbita a časování jsou označovány jako přijímače GPS. GPS přijímač se skládá z přijímací antény s předzesilovačem, zařízení na zpracování signálu, vstupní a výstupní zařízení, napájecí zdroj a také mikroprocesory a další komponenty.

Ajednotka ntenna

Se složením antény a předzesilovače, Anténní jednotka nese přijímací anténu, která funguje jako zařízení, které dokáže přeměnit energii v elektromagnetickém vlnovém signálu vysílaném satelitem na elektrický proud. Kvůli extrémně slabým satelitním signálům, generovaný proud je vždy nutné před vstupem do GPS přijímače zesílit předzesilovačem.

Rpřijímající jednotka

Komponenty přijímacích jednotek obsahují přijímací kanály, skladovací zařízení, mikroprocesory, vstup & výstupní zařízení a napájecí zdroj.

Být součástí přijímačů, přijímací kanál je použit ke sledování, proces, a měřit satelitní signály. Kanál se skládá z bezdrátových rádiových komponent, digitální obvody a další hardware a specializovaný software, který se zkráceně nazývá kanály. Kanál může sledovat pouze jeden signál určité frekvence na satelitu v určitou dobu. Být životně důležitými funkcemi kanálů přijímače, měření pseudovzdálenosti získává zprávy satelitní navigace a přestavuje nosné vlny pro měření nosných fází.

4. Jaké jsou typy globálních lokalizačních systémů?

Čtyři velké satelitní navigační systémy jsou ve Spojených státech rozděleny do Global Positioning System, a GLOBÁLNÍ NAVIGAČNÍ SATELITNÍ SYSTÉM vyvinutý Ruskem, Satelitní navigační systém Galileo z Evropy a satelitní navigační systém Beidou v Číně.

1. Global Positioning System ve Spojených státech

GPS označuje novou generaci satelitního navigačního a lokalizačního systému s všestrannými a trojrozměrnými navigačními a lokalizačními funkcemi v reálném čase na moři, na zemi i ve vzduchu, který byl prozkoumán a vyvinut ve Spojených státech v 70. letech a byl plně dokončen v r 1994 s 20 let vývoje a nákladů $20 miliarda.

Využití čínských mapovacích a dalších oddělení v posledních deseti letech naznačilo, že GPS bylo vřele vítáno většinou pracovníků mapování s funkcemi pro každé počasí., vysoká přesnost, automatizované a vysoce účinné. A co víc, systém byl vítězně využit v geodézii, inženýrské geodetické práce, leteckou fotogrammetrii, navigace a ovládání dopravců, sledování pohybu kůry, sledování strojírenské deformace, objevování zdrojů, geodynamika a další obory, což přináší ohromující technickou revoluci do odvětví mapování.

2. Systém „GLONASS“ vyvinutý Ruskem

GLOBÁLNÍ NAVIGAČNÍ SATELITNÍ SYSTÉM byl poprvé vyvinut během sovětské éry, a program byl neustále vyvíjen Ruskem. Po získání nezávislosti, Rusko začalo vyvíjet svou technologii GNSS v r 1993.

Systém se začal zprovozňovat 2007. Toho času, mohl být použit pouze pro satelitní lokalizační a navigační služby pouze v Rusku. Podle 2009, rozsah služeb systému byl rozšířen do celého světa. Hlavní služby systému zahrnují identifikaci souřadnic a informací, stejně jako rychlost pohybu země, námořní a vzdušné cíle.

3. Satelitní navigační systém Galileo z Evropy

Satelitní navigační systém Galileo je globální satelitní navigační a lokalizační systém vyvinutý a zřízený Evropskou unií.. Program vyhlásila Evropská komise v únoru 1999, a společně za ně odpovídají Evropská komise a ESA. Systém se skládá ze třiceti satelitů s orbitální výškou 23,616 kilometrů s komponentami 27 pracovní družice a tři záložní družice. Dráhy satelitů jsou ve výšce kolem 24,000 KM a nacházejí se v 3 roviny oběžných drah nesoucí sklon o 56 stupně.

5. Tpřípady aplikací Global Locating System

Aplikace GPS byla velmi rozsáhlá. Například, Signály GPS lze použít k navigaci na moři, a ve vzduchu. Taky, může být použitelný pro navádění raket, přesné určení polohy geodézie a inženýrského měření, přenos času a měření rychlosti, atd. Z hlediska oboru mapování, Technologie satelitního určování polohy GPS byla využita k vytvoření vysoce přesné národní geodetické kontrolní sítě za účelem stanovení globálních dynamických parametrů Země.. A co víc, tato technologie byla použita k vytvoření zemského a oceánského geodetického základu pro provádění vysoce přesných ostrovních a pozemních společných průzkumů a mapování oceánů. Taky, má monitorovat stav pohybu zemské desky a deformaci kůry a je použitelný pro inženýrská měření. Byl vyvinut jako hlavní způsob, jak nastavit městské a inženýrské řídicí sítě.

GPS se používá k lokalizaci a měření pozic fotoaparátu v okamžiku leteckého fotografování, umožňující rychlé mapování leteckých průzkumů pouze s malou nebo žádnou pozemní kontrolou, což vede k technologické revoluci v GIS, stejně jako globální environmentální monitorování dálkového průzkumu Země.

Mnoho komerčních a vládních institucí také využívá zařízení GPS sledovat polohu jejich vozidel, který obecně vyžaduje asistenci bezdrátové komunikační technologie. Několik přijímačů GPS integruje rádia, bezdrátové telefony a mobilní datové terminály pro přizpůsobení požadavkům správy vozového parku.

Systémová technologie primárně poskytuje lokalizační navigaci pro pohybující se objekty, jako jsou lodě, lodí, auta, letadla a tak dále. Případy jako:

• Oceánská navigace plavidel a příchozí lodivodství.
• Navádění a přistání letadla.
• Navigace autonomních vozidel.
• Pozemní sledování vozidel a inteligentní řízení dopravy ve městě.
• Záchrana života v případě nouze.
• Individuální cestování a divoké dobrodružství.
• Osobní komunikační terminály (integrovaný s PDA, elektronická mapa, atd.).
• Synchronizace času pro napájení, poštovní a telekomunikační sítě
• Přístup k přesnému času.
• Přístup k přesné frekvenci.
• Geodetické zaměření a kontrolní zaměření všech druhů stupňů.
• Uvolnění silnic a různých linek.
• Topografické průzkumy pod vodou.
• Měření deformací kůry, sledování deformací hrází a velkých staveb.
• GIS aplikace.
• Ovládání stavebních strojů (jeřáby na pneumatiky, buldozery, atd.).
• Precizní a jemné zemědělství.
• Systém řízení polohy GPS vozidla se primárně skládá z autonomního určování polohy pomocí GPS vozidla, s kombinací bezdrátových komunikačních systémů pro řízení plánování vozidel a sledování.

6. Řešení pro globální lokalizační systém

S růstem doby a rozvojem společnosti, lokalizační systémy jsou nepostradatelnou součástí našich životů. Lokalizační systém funguje jako sbírka nebo zařízení, které je vzájemně propojeno s cílem určit umístění prostoru. Primárně je použitelný pro navigaci vozidel, řešení nouzových událostí, výroba a navádění střel, záchrana letectví a detekce ochrany kosmických lodí s posádkou.

Ssatelitní lokalizační systém

Satelitní lokalizační systém označuje satelitní systém s pokrytím akumulací dvaceti čtyř satelitů. Tento systém zajišťuje realizaci navigace, polohování a další funkce s vlastnostmi vysoké přesnosti, automatizované měření, trojrozměrná pevná rychlost a načasování, rychlé a časově nenáročné, vysoká účinnost, široké uplatnění, stejně jako mnoho funkcí. Taky, systém je integrován do různých případových odvětví výstavby národního hospodářství, budování národní obrany a sociálního růstu. Pole pokrývají fyzikální pozorování atmosféry, průzkum geofyzikálních zdrojů, inženýrské měření, sledování deformací, a územní plánování, která nabízí především lokalizační systémy pro lodě, auta, letadla a další pohybující se předměty. Ve stejnou dobu, lokalizační systém využívá rádiový lokalizační systém používaný satelitem pro dosažení aktivního lokalizačního modelu.

Globální polohovací systém

Globální polohovací systém nese atomové hodiny s velkou stabilitou a poté je synchronizován s pozemními hodinami. Kvůli konstantní rychlosti rádiových vln, časové zpoždění mezi vysílačem signálu GPS a přijímačem je úměrné době letu pomocí navigační rovnice. Globální polohový systém se skládá z prostorové složky, ovládací komponenta a uživatelská komponenta.

Na základě standardů GPS, činnost mobilizačních satelitů není přesná a přesná. Po mobilizaci satelitu, inženýři sledují novou oběžnou dráhu ze země, a poté nahrajte nové efemeridy a označte satelit, který je opět dostupný. Zabezpečení informací je výrazně vylepšeno ve srovnání se současným systémem provozního řízení (OCS).

Sbezpečnostní lokalizační systém stráží

Informace o poloze jsou shromažďovány na základě požadavku monitorování klíčové polohy, a informace o poloze v reálném čase přesněji. Inženýři správy nemovitostí, bezpečnostní personál, a řídící pracovníci se musí uvnitř budov vzájemně kontaktovat. Mezi způsoby kontaktu patří interkom, pevné telefony, mobily, a rádiové vyhledávání (uvnitř nákupního centra), což jsou tradiční a starší prostředky. Objeví se problémy, jako je omezení vzdálenosti interkomů, vysoce výkonné záření a rušení, nepohodlí pevných telefonů, nestabilní signál a vysoká cena mobilních telefonů, rušení hostů při používání rádiového vyhledávání a tak dále.

7. Jak vypadá přesnost Global Positioning System?

Global Positioning System se vyznačuje vysokou přesností, Všechno počasí, vysoce efektivní, více funkcí, snadno se ovládá, široce používané a tak dále. Aplikační praxe prokázala, že je schopen dosáhnout relativní přesnosti určování polohy globálního polohovacího systému 10-6 metrů v okruhu 50 km, 10-7m od 100-500 km, a 10-9m od 1000KM. V přesné lokalizaci rozsahu od 300 na 1500 milionů projekt, rovina chyby její rovinné polohy je menší než 1 mm po dobu delší než jednu hodinu pozorování. V porovnání s délkou hrany měřenou dálkoměrem elektromagnetických vln ME-5000, největší rozdíl v délce hrany je 0,5mm, a chyba kalibrace je 0,3 mm.

8. Jaké jsou rozdíly mezi GNSS a GPS?

S rysy všedimenzionálního, Všechno počasí, stálá a vysoká přesnost, GPS je satelitní navigační systém vyvinutý a zřízený ministerstvem obrany Spojených států amerických. S nízkými náklady, vysoce přesná trojrozměrná poloha, vysoká rychlost a přesné načasování, navigační informace nabízí systém geografického určování polohy a poté je odesílá uživatelům po celém světě. Geographic Positioning System zůstává příkladem aplikace satelitních komunikačních technologií v oblasti navigace, který podstatně posiluje rozvoj zemí po celém světě založený na informacích a dodává silný impuls růstu digitální ekonomiky.

Celý název GNSS odkazuje na Global Navigation Satellite System, což je stejný termín pro systém BeiDou., GPS, systém GLONASS, Systém Galileo a další jednotlivé satelitní navigační systémy. A co víc, Global Navigation Satellite System znamená rozšířené systémy a směs všech těchto satelitních navigačních systémů a lokalizačních systémů, stejně jako vylepšené systémy.. To znamená, GNSS je velký systém složený z několika satelitních navigačních a lokalizačních systémů a také vylepšených systémů. Jedná se o hvězdicový radionavigační systém, který jako navigační stanici využívá umělé satelity, nabízí za každého počasí, velmi přesné umístění, zprávy o rychlosti a načasování pro různé vojenské a civilní nosiče na zemi, moře, vzduch a obloha po celém světě. Proto, je také považován za lokalizaci zaměřenou na prostor, navigační a časovací systém.

9. Jaké jsou rozdíly mezi GPS a satelitním lokalizačním systémem Beidou?

Nejpoutavější rozdíl mezi GPS a satelitním lokalizačním systémem Beidou spočívá v tom, že GPS není vybaven funkcí odesílání a přijímání krátké textové komunikace, zatímco satelitní lokalizační systém Beidou podporuje funkci odesílání a přijímání krátké textové komunikace.. nicméně, je důležité poznamenat, že mobilní telefony obecně nemohou podporovat funkci odesílání a shromažďování textů satelitního lokalizačního systému Beidou z toho důvodu, že lokalizační čip na mobilních telefonech může podporovat pouze získávání informací o poloze ze satelitů..

GPS využívá dvoufrekvenční signál. nicméně, satelitní lokalizační systém Beidou využívá trojfrekvenční signál. Teoreticky vzato, GPS má celosvětově srovnatelnou přesnost určování polohy, zatímco přesnost určování polohy satelitního systému Beidou je speciálně posílena pro Čínu a její okolní oblasti..

GPS byla vybavena 32 satelity. Čím více satelitů je, tím více redundantních dat bude získáno, tím spolehlivější data budou, a čím menší bude hodnota DOP. Právě teď, satelitní lokalizační systém Beidou byl vybaven pouze šestnácti satelity. Čím více satelitů bude, tím více pozorovacích dat bude získáno, a tím nevyhnutelnější se zvýší přesnost.

GPS je jednosměrná, což znamená, že přijímač může pouze sbírat signály o poloze a pouze vědět, kde se nacházíte. Naopak, satelitní lokalizační systém Beidou je obousměrně orientovaný, což znamená, že systém je schopen přenést vaši polohu na vaše přátele, aby vaši přátelé věděli, kde jste, a zároveň přijímá signály. Obecně, GPS a satelitní lokalizační systém Beidou fungují jako navigační a lokalizační systémy, ale využívají charakteristické lokalizační technologie, a proto mají různé dosahy lokalizace.. Očekává se, že navigační systém Beidou bude vybaven funkcemi globálního určování polohy a navigace 2020. nicméně, GPS je lokalizační systém za každého počasí, který pokrývá oblasti po celém světě.

10. THistorie a vývoj Global Positioning System

Předchůdcem GPS byl poledníkový satelitní lokalizační systém prozkoumaný a vyvinutý v USA. Armáda dovnitř 1958. Systém pracoval se sítí pěti až šesti satelitů, které obíhaly Zemi až do výše 13 krát za den. nicméně, nemohl poskytnout informace o výšce a nebyl tak přesný, jak by mohl být z hlediska přesnosti lokalizace.

GPS pochází z USA. vojenský projekt, který začal v r 1958 a byl uveden do užívání v 1964. Spojené státy. Armáda, Oddělení námořnictva a letectva společně vynalezli novou generaci satelitního lokalizačního systému, v 70. letech také pojmenoval Global Positioning System.

Hlavním záměrem návrhu GPS je poskytovat v reálném čase, celosvětové navigační služby za každého počasí pro 3 hlavní plochy včetně pozemku, moře a vzduch. Používá se pro některé vojenské záměry, jako je kolekce INTEL, monitorování jaderných výbuchů a nouzové komunikace. S více než dvaceti lety výzkumu a experimentů a také s náklady $30 miliarda, souhvězdí 24 Satelity GPS byly rozmístěny 1994, s globálním pokrytím 98%. Global Positioning System nese další definici v oblasti mechaniky, to znamená, Geometrické specifikace produktu – zkráceně GPS.