Qu'est-ce que les systèmes de positionnement global (GPS): Un guide faisant autorité

Avec les caractéristiques de tous les temps ainsi que celles axées sur l'espace, Système de positionnement global(GPS) fait référence à un type de système de navigation capable de satisfaire aux exigences de détermination continue et précise ainsi que de localisation de positions tridimensionnelles et de mouvement et de temps tridimensionnels pour les utilisateurs militaires situés n'importe où dans le monde ou à proximité. Espace terrestre. Avec les caractéristiques de moyenne portée et circulaire, c'est une orbite Système de navigation par satellite.

L'article vous présentera la définition du système de localisation global et ses environnements d'application..

1. Comment définir le système de positionnement global?

GPS est le terme court pour Global Positioning System (GPS), et son terme chinois est « Système de balle ». Être une nouvelle génération de systèmes de navigation et de localisation par satellite spatial, Le système de positionnement global est inventé conjointement par l'armée, Départements de la Marine et de l'Armée de l'Air des États-Unis. dans les années 1970. Les fonctions du GPS doivent être incluses avec trois éléments: GPS bornes, connexions aux réseaux de transport et plateformes de surveillance. Ces trois types de composants sont indispensables. Avec le 3 Composants, le système est en mesure d'offrir des services tels que l'antivol de véhicules, résistance au vol, la surveillance des itinéraires routiers ainsi que la commande des appels.

2. Les principes de fonctionnement du GPS

Les principes de fonctionnement de base du système de navigation GPS font référence à la mesure de la distance entre les satellites avec une position connue et un récepteur utilisateur., puis analyser intégralement les données recueillies auprès de plusieurs satellites pour connaître les positions exactes des récepteurs. Afin de réaliser l'intention, la localisation du satellite peut être vérifiée dans une éphéméride satellite sur la base des heures recueillies par les horloges embarquées. La distance entre les utilisateurs et le satellite est acquise en enregistrant le temps pendant lequel le signal satellite se propage vers les utilisateurs et en le multipliant par la vitesse de la lumière. (En raison de l'interférence de l'ionosphère de l'atmosphère, la distance n'est pas la distance réelle entre un utilisateur et un satellite mais la pseudo-portée (RP), ce qui veut dire que si le satellite GPS fonctionne normalement, il transférera constamment des messages de navigation avec un code pseudo-aléatoire composé de 1 et 0 éléments de code binaire (pseudo-code pour faire court).

3. La composition du système mondial de localisation

La partie de l'espace

gSatellite PS

Avec un corps cylindrique ainsi que des voiles solaires des deux côtés, les satellites GPS sont capables de s'orienter automatiquement vers le soleil. Chaque satellite est équipé de plusieurs horloges atomiques, offrant des étalons de temps de haute précision aux satellites. Avec carburants et buses de pulvérisation à bord, les satellites sont capables de réguler leurs orbites sous le contrôle des systèmes de contrôle au sol.

Les fonctions de base des satellites GPS impliquent:

• Recevez et stockez les messages de navigation des systèmes de contrôle au sol, puis les messages sont modulés sur l'onde porteuse pour être diffusés aux utilisateurs..
• Ajuster les orbites et les horloges des satellites, réparer les défauts ou activer les pièces de rechange pour maintenir le fonctionnement normal de l'ensemble du système sur la base des commandes des systèmes de contrôle au sol.

Les satellites GPS peuvent être classés en deux types: satellites de type test et satellites de travail.

SConstellation d'Atellites

L'ensemble des satellites GPS pouvant être lancés en orbite et fonctionner correctement est appelé constellation de satellites GPS.. Le nombre total de satellites actuellement en service est de 24, qui sont dispersés sur six plans orbitaux, avec quatre satellites dans chaque plan orbital, garantissant que les utilisateurs, quelle que soit leur position peut observer quatre à huit satellites à tout moment. Afin de remplacer rapidement les satellites défectueux, trois satellites supplémentaires qui ont été lancés en orbite et fonctionnent correctement ont été émis comme satellites de secours, et le 24 plus 3 les constellations sont considérées comme les constellations de base.

Til fait partie de la surveillance au sol

Les installations au sol qui peuvent contribuer au bon fonctionnement de l'ensemble du système sont appelées parties de contrôle au sol., qui composent le poste de contrôle principal, la station de surveillance, la station d’injection ainsi que les systèmes de communication et de support.

Poste de contrôle principal

Le poste de contrôle principal fonctionne comme le centre administratif et technique de l'ensemble du système de surveillance au sol, qui joue le rôle principal de gestion et de coordination du fonctionnement de toutes les parties du système de surveillance au sol.

Basé sur les documents envoyés par chaque station de surveillance, l'orbite des satellites, ainsi que le numéro de correction de l'horloge satellite, sera calculé et prédit, puis un message de navigation au format prescrit sera compilé et transféré à la station d'injection au sol.

L'orbite du satellite et les lectures de l'horloge du satellite seront ajustées. Quand le satellite tombe en panne, le système est chargé de réparer ou d'activer les pièces de rechange pour maintenir leur fonctionnement normal. Et si le satellite ne peut pas être réparé, le satellite de rechange est invoqué pour le remplacer afin de maintenir le fonctionnement fiable de l'ensemble du système.

MStation de surveillance

La station de surveillance fonctionne comme un centre de collecte de données automatique sans surveillance. Ses principales fonctions couvrent

1. La mesure de pseudo-portée de chaque satellite GPS dans le champ de vision,
2. La mesure et l'enregistrement automatisés d'éléments météorologiques tels que la température, pression barométrique et humidité relative à l'aide des données météorologiques capteurs.
3. La correction des observations de pseudo-distance est suivie de modifications, lissage et compression, puis transfert au poste de contrôle principal.

jeStation d'injection

La station d'injection fonctionne comme une installation au sol qui transmet des messages de navigation et d'autres commandes aux satellites GPS.. Il peut stocker les messages de navigation reçus dans un micro-ordinateur puis injecter ces messages de navigation et autres commandes dans le satellite respectivement avec une antenne émettrice à grande ouverture lorsque le satellite passe au-dessus..

Système de communication et de support

Les systèmes de communication et auxiliaires sont les agences et installations du système de surveillance au sol qui sont en charge de la transformation des données et de la fourniture d'autres services auxiliaires.. Le système de communication du GPS est un mélange de lignes de communication terrestres, câbles sous-marins et communication par satellite.

Les parties utilisateur sont principalement composées d'utilisateurs et d'appareils comme les récepteurs GPS.

Récepteur GPS

L'instrument et l'équipement capables de rassembler, traiter et mesurer les signaux des satellites GPS pour la navigation, localisation, la mise en orbite et le timing sont appelés récepteurs GPS. Le récepteur GPS est composé d'une antenne de réception avec des préamplificateurs, équipement de traitement du signal, équipement d'entrée et de sortie, alimentation ainsi que microprocesseurs et autres composants.

UNUnité d'antenne

Avec la composition d'une antenne et d'un préamplificateur, l'unité d'antenne porte une antenne de réception qui fonctionne comme un dispositif capable de convertir l'énergie du signal d'onde électromagnétique émis par le satellite en un courant électrique. En raison des signaux satellite extrêmement faibles, le courant généré doit toujours être amplifié par le préamplificateur avant d'arriver dans le récepteur GPS.

R.Unité de réception

Les composants des unités de réception contiennent des canaux de réception, équipement de stockage, microprocesseurs, saisir & des périphériques de sortie et une alimentation.

Être un composant des récepteurs, le canal de réception est appliqué à la piste, processus, et mesurer les signaux satellites. Le canal est composé de composants radio sans fil, circuits numériques et autres matériels et logiciels spécialisés, qui est appelé canaux en abrégé. Une chaîne ne peut suivre qu'un seul signal d'une certaine fréquence dans un satellite à un certain moment. Étant les fonctions vitales des canaux récepteurs, la mesure de pseudo-distance acquiert les messages de navigation par satellite et reconstruit les ondes porteuses pour la mesure des phases porteuses.

4. Quels sont les types de systèmes de localisation mondiaux?

Les quatre grands systèmes de navigation par satellite sont divisés en Global Positioning System aux États-Unis, le SYSTÈME MONDIAL DE NAVIGATION PAR SATELLITE développé par la Russie, Système de navigation par satellite Galileo d'Europe et système de navigation par satellite Beidou en Chine.

1. Système de positionnement global aux États-Unis

Le GPS fait référence à une nouvelle génération de système de navigation et de localisation par satellite doté de fonctions complètes de navigation et de localisation en trois dimensions en temps réel en mer., sur terre et dans les airs, qui a été étudié et développé par les États-Unis dans les années 1970 et a été entièrement terminé en 1994 avec 20 années de temps de développement et le coût de $20 milliard.

L'utilisation de la cartographie chinoise et d'autres départements au cours des dix dernières années a suggéré que le GPS a été chaleureusement accueilli par la majorité des cartographes avec les fonctionnalités de tous les temps., haute précision, automatisé et à haute efficacité. Quoi de plus, le système a été utilisé victorieusement en géodésie, arpentage technique, photogrammétrie aérienne, navigation et contrôle des transporteurs, le suivi du mouvement de la croûte, le suivi des déformations techniques, découverte des ressources, géodynamique et plus de disciplines, apportant ainsi une révolution technique écrasante à l'industrie de la cartographie.

2. Système « GLONASS » développé par la Russie

LE SYSTÈME GLOBAL DE NAVIGATION PAR SATELLITE a été développé pour la première fois à l'époque soviétique, et le programme a été continuellement développé par la Russie. Après avoir accédé à l'indépendance, La Russie a commencé à développer sa technologie GNSS en 1993.

Le système a commencé à fonctionner en 2007. À ce moment-là, il ne pouvait être utilisé pour les services de localisation et de navigation par satellite qu'en Russie. Par 2009, la gamme de services du système a été étendue au monde entier. Les principaux services du système couvrent l'identification des coordonnées et des informations, ainsi que la vitesse de déplacement des terres, cibles maritimes et aériennes.

3. Système de navigation par satellite Galileo d’Europe

Le système de navigation par satellite de Galileo fait référence au système mondial de navigation et de localisation par satellite développé et mis en place par l'Union européenne.. Le programme a été annoncé par la Commission européenne en février 1999, et géré conjointement par la Commission européenne et l'ESA. Le système est composé de trente satellites avec une altitude orbitale de 23,616 kilomètres avec les composants de 27 satellites de travail et trois satellites de secours. Les orbites des satellites se situent à une altitude d'environ 24,000 KM et sont situés dans le 3 plans des orbites portant une inclinaison de 56 degrés.

5. Tles cas d'application du Système de Localisation Globale

L'application du GPS a été très étendue. Par exemple, Les signaux GPS peuvent être appliqués pour naviguer en mer, et dans les airs. Aussi, il peut être applicable au guidage de missiles, la localisation précise de la géodésie et des mesures techniques, transfert de temps et mesure de vitesse, etc. Dans le domaine de la cartographie, La technologie de positionnement par satellite GPS a été utilisée pour établir un réseau national de contrôle géodésique de haute précision dans le but de déterminer les paramètres dynamiques globaux de la Terre.. Quoi de plus, la technologie a été appliquée pour établir des données géodésiques terrestres et océaniques afin de réaliser des levés conjoints insulaires et terrestres de haute précision et une cartographie des océans. Aussi, il sert à surveiller l'état du mouvement de la plaque terrestre et de la déformation de la croûte terrestre et est applicable aux mesures techniques. Il a été développé comme le principal moyen de mettre en place des réseaux de contrôle urbain et technique..

Le GPS est utilisé pour localiser et mesurer les positions de la caméra au moment de la photographie aérospatiale, permettant une cartographie rapide des relevés aériens avec seulement peu ou pas de contrôles au sol, conduisant ainsi à une révolution technologique dans les SIG ainsi que dans la surveillance mondiale par télédétection de l'environnement.

De nombreuses institutions commerciales et gouvernementales utilisent également des appareils GPS pour suivre la position de leurs véhicules, qui nécessite généralement l'assistance d'une technologie de communication sans fil. Plusieurs récepteurs GPS intègrent des radios, téléphones sans fil et terminaux de données mobiles pour s'adapter aux exigences de gestion de flotte.

La technologie systémique permet principalement de localiser des objets en mouvement comme des bateaux., navires, voitures, avions et ainsi de suite. Des cas comme:

• La navigation océanique des navires et le pilotage entrant.
• Guidage d’itinéraire et atterrissage d’avion.
• Navigation pour véhicules autonomes.
• Le suivi au sol des véhicules et la gestion intelligente du trafic en ville.
• Sauver des vies en cas d'urgence.
• Voyage individuel et aventure sauvage.
• Terminaux de communication personnels (intégré au PDA, carte électronique, etc.).
• Synchronisation de l'heure pour l'alimentation, réseaux de postes et télécommunications
• L’accès à l’heure précise.
• L’accès à une fréquence précise.
• Levé géodésique et levé de contrôle de tous types de pentes.
• La libération de routes et de lignes variées.
• Relevés topographiques sous l'eau.
• La mesure des déformations crustales, le suivi des déformations des barrages et des grandes constructions.
• Applications SIG.
• Le contrôle des engins de chantier (grues à pneus, bulldozers, etc.).
• Agriculture de précision et fine.
• Le système de gestion du positionnement GPS du véhicule comprend principalement la localisation autonome GPS du véhicule, avec la combinaison de systèmes de communication sans fil pour la gestion et le suivi de la planification des véhicules.

6. Les solutions pour le système de localisation global

Avec la croissance des temps et le développement de la société, les systèmes de localisation ont été une partie indispensable de nos vies. Le système de localisation fonctionne comme une collection ou un dispositif interdépendant dans le but de déterminer les emplacements spatiaux. Il s'applique principalement à la navigation des véhicules, réponse d'urgence, production et guidage de missiles, détection de sauvetage aérien et de protection des engins spatiaux habités.

SSystème de localisation des satellites

Le système de localisation par satellite fait référence à un système satellitaire couvrant l'accumulation de vingt-quatre satellites.. Ce système assure la réalisation de la navigation, positionnement et autres fonctions avec les caractéristiques de haute précision, mesure automatisée, vitesse et synchronisation fixes en trois dimensions, rapide et gain de temps, haute efficacité, large application, ainsi que de multiples fonctionnalités. Aussi, le système est intégré dans une variété d'industries de cas de la construction de l'économie nationale, la construction de la défense nationale et la croissance sociale. Les domaines couvrent l'observation physique atmosphérique, exploration des ressources géophysiques, mesure technique, surveillance des déformations, et urbanisme, qui propose principalement des systèmes de localisation pour navires, voitures, avions et autres objets en mouvement. En même temps, le système de localisation utilise le système de localisation radio utilisé par le satellite pour obtenir un modèle de localisation actif.

gSystème de positionnement global

Le système de positionnement global transporte une horloge atomique avec une grande stabilité et est ensuite synchronisé avec l'horloge au sol.. En raison de la vitesse constante des ondes radio, le délai entre un émetteur de signal GPS et un récepteur est proportionnel au temps de vol en utilisant l'équation de navigation. Le système de positionnement global comprend une composante spatiale, un composant de contrôle et un composant utilisateur.

Basé sur les normes GPS, l'action de mobilisation des satellites n'est pas précise et exacte. Après la mobilisation d'un satellite, les ingénieurs suivent la nouvelle orbite depuis le sol, puis téléchargez les nouvelles éphémérides et marquez à nouveau le satellite disponible. L'assurance des informations est considérablement améliorée par rapport au système de contrôle opérationnel actuel. (OCS).

SSystème de localisation de garde de sécurité

Les informations de localisation sont collectées en fonction de la demande de surveillance de l'emplacement clé., et le informations de position en temps réel des agents de sécurité en service peuvent être interrogés plus précisément. Ingénieurs en gestion immobilière, personnel de sécurité, et le personnel de direction doit se contacter à l'intérieur des bâtiments. Les moyens de contact incluent l'interphone, téléphones fixes, téléphones portables, et recherche radio (à l'intérieur du centre commercial), quels sont les moyens traditionnels et plus anciens. Des problèmes surviendront tels que les limitations de distance des interphones, rayonnement et interférences de haute puissance, les désagréments des téléphones fixes, signal instable et coût élevé des téléphones portables, l'interférence avec les invités lors de l'utilisation de la recherche radio, etc..

7. À quoi ressemble la précision du système de positionnement global？

Le système de positionnement global présente des caractéristiques très précises, tous les temps, très efficace, plusieurs fonctions, facile à utiliser, largement appliqué et ainsi de suite. La pratique d'application a prouvé que la précision de localisation relative du système de positionnement global peut atteindre 10-6 mètres dans un rayon de 50 km, 10-7m de 100-500KM, et 10-9m à partir de 1000KM. Dans la localisation précise de la plage de 300 au projet 1500M, l'erreur de position du plan de son plan est inférieure à 1 mm pour plus d'une heure d'observation. Par rapport à la longueur du bord mesurée par le télémètre à ondes électromagnétiques ME-5000, la plus grande différence dans la longueur du bord est de 0,5 mm, et l'erreur d'étalonnage est de 0,3 mm.

8. Quelles sont les différences entre GNSS et GPS?

Avec les traits de toutes dimensions, tous les temps, de tous les temps et de haute précision, Le GPS est un système de navigation par satellite développé et établi par le ministère de la Défense des États-Unis.. Doté d'un faible coût, position tridimensionnelle très précise, haute vitesse et timing précis, les informations de navigation sont proposées par le système de positionnement géographique puis envoyées aux utilisateurs du monde entier. Le système de positionnement géographique reste un exemple d'application des technologies de communication par satellite dans le domaine de la navigation., qui améliore considérablement le développement basé sur l'information dans les pays du monde entier pour donner une forte impulsion à la croissance de l'économie numérique.

Le nom complet de GNSS fait référence à Global Navigation Satellite System, qui est le même terme pour le système BeiDou., GPS, Système GLONASS, Système Galileo et autres systèmes de navigation par satellite unique. Quoi de plus, le Global Navigation Satellite System représente les systèmes augmentés et le mélange de tous ces systèmes de navigation par satellite et systèmes de localisation ainsi que les systèmes améliorés. C'est-à-dire, Le GNSS est un vaste système composé de quelques systèmes de navigation et de localisation par satellite ainsi que de systèmes améliorés.. Il s'agit d'un système de radionavigation en étoile qui utilise des satellites artificiels comme station de navigation., offrant tous les temps, localisation très précise, messages de vitesse et de timing pour une variété de transporteurs militaires et civils sur terre, mer, l'air et le ciel autour du globe. Donc, il est également considéré comme un outil de localisation axé sur l'espace, système de navigation et de chronométrage.

9. Quelles sont les différences entre le GPS et le système de localisation par satellite Beidou?

La différence la plus frappante entre le GPS et le système de localisation par satellite Beidou est que le GPS n'a pas été équipé de la fonction d'envoi et de réception de communications textuelles courtes, tandis que le système de localisation par satellite Beidou prend en charge la fonction d'envoi et de réception de communications textuelles courtes.. Cependant, il est essentiel de noter que les téléphones portables ne peuvent généralement pas prendre en charge la fonction d'envoi et de collecte de textes du système de localisation par satellite Beidou, car la puce de localisation des téléphones portables ne peut prendre en charge que l'obtention d'informations de localisation à partir de satellites..

Le GPS utilise un signal bi-fréquence. Cependant, le système de localisation par satellite Beidou utilise un signal triple fréquence. Théoriquement parlant, Le GPS a une précision de localisation comparable à l'échelle mondiale tandis que la précision de localisation du système satellite Beidou est spécialement renforcée pour la Chine et ses environs..

Le GPS a été équipé de 32 satellites. Plus il y a de satellites, plus les données seront redondantes, plus les données seront fiables, et plus la valeur DOP sera petite. Tout de suite, le système de localisation par satellite Beidou n'a été équipé que de seize satellites. Plus il y aura de satellites, plus les données d'observation seront acquises, et plus la précision sera améliorée.

Le GPS est orienté à sens unique, ce qui signifie que le récepteur ne peut collecter que les signaux de localisation et savoir uniquement où vous êtes. Au contraire, le système de localisation par satellite Beidou est orienté dans les deux sens, ce qui signifie que le système est capable de transférer votre position à vos amis pour leur faire savoir où vous êtes tout en recevant des signaux. En général, Le GPS et le système de localisation par satellite Beidou fonctionnent tous deux comme des systèmes de navigation et de localisation, mais ils utilisent des technologies de localisation distinctes et ont donc des portées de localisation différentes.. Le système de navigation Beidou devrait être équipé de fonctions globales de localisation et de navigation d'ici 2020. Cependant, Le GPS est un système de localisation tous temps qui couvre des régions du monde entier.

10. TL'histoire et le développement du système de positionnement global

Le prédécesseur du GPS était un système de localisation par satellite méridien étudié et développé par les États-Unis.. Armée en 1958. Le système fonctionnait avec un réseau de cinq à six satellites qui tournaient autour de la Terre jusqu'à 13 fois par jour. Cependant, il ne pouvait pas fournir d'informations sur l'altitude et n'était pas aussi précis qu'il pourrait l'être en termes de précision de localisation.

Le GPS provient des États-Unis. projet militaire qui a débuté en 1958 et a été mis en service dans 1964. Les Etats Unis. Armée, Les départements de la Marine et de l'Air ont inventé conjointement une nouvelle génération de système de localisation par satellite, également appelé Global Positioning System dans les années 1970.

L'objectif principal de la conception du GPS est de fournir des informations en temps réel, services de navigation mondiaux tous temps pour le 3 zones principales, y compris le terrain, mer et air. Il est utilisé à des fins militaires telles que la collecte INTEL, la surveillance des explosions nucléaires et des communications d’urgence. Avec plus de vingt ans de recherche et d'expérimentation ainsi qu'avec le coût de $30 milliard, une constellation de 24 Des satellites GPS avaient été installés par 1994, avec une couverture mondiale de 98%. Le système de positionnement global porte une autre définition dans le domaine mécanique, c'est, Spécifications géométriques du produit – GPS en abrégé.