Che cosa sono i sistemi di posizionamento globale (GPS): Una guida autorevole

Con le caratteristiche di tutte le stagioni e focalizzate sullo spazio, Sistema di posizionamento globale(GPS) si riferisce ad un tipo di sistema di navigazione in grado di soddisfare i requisiti delle richieste di determinazione continua e precisa, nonché di localizzazione di posizioni tridimensionali e di movimento e tempo tridimensionali per utenti militari situati ovunque nel mondo o nelle vicinanze Spazio terrestre. Con le caratteristiche di medio raggio e circolare, è un'orbita sistema di navigazione satellitare.

L'articolo ti introdurrà alla definizione del Global Locating System e ai suoi ambienti applicativi.

1. Come definire il sistema di posizionamento globale?

GPS è il termine breve per Global Positioning System (GPS), e il suo breve termine cinese è “Ball system”. Essendo una nuova generazione di sistemi di navigazione e localizzazione satellitare spaziale, Il sistema di posizionamento globale è inventato congiuntamente dall'esercito, Dipartimenti della Marina e dell'Aeronautica Militare degli Stati Uniti. negli anni '70. Le funzioni del GPS devono essere incluse in tre elementi: GPS terminali, connessioni di reti di trasmissione e piattaforme di monitoraggio. Questi tre tipi di componenti sono indispensabili. Con il 3 componenti, il sistema è in grado di offrire servizi come l'antifurto dei veicoli, resistenza alle rapine, il monitoraggio dei percorsi di guida nonché il comando delle chiamate.

2. I principi di funzionamento del GPS

I principi fondamentali di funzionamento del sistema di navigazione GPS si riferiscono alla misurazione della distanza tra i satelliti con posizione nota e il ricevitore dell'utente, e quindi analizzare integralmente i dati raccolti da più satelliti per conoscere le posizioni esatte dei ricevitori. Per realizzare l'intenzione, la posizione del satellite può essere verificata in un'effemeride satellitare in base agli orari rilevati dagli orologi di bordo. La distanza dalle utenze al satellite viene acquisita registrando il tempo che il segnale satellitare si propaga verso le utenze e moltiplicandolo per la velocità della luce (Ciò è dovuto all'interferenza della ionosfera dell'atmosfera, la distanza non è quella effettiva tra un utente e un satellite ma la pseudo-portata (PR), ciò significa che se il satellite GPS funziona normalmente, trasferirà costantemente i messaggi di navigazione con un codice pseudo-casuale di cui è composto 1 E 0 elementi del codice binario (pseudo-codice in breve).

3. La composizione del sistema di localizzazione globale

La parte dello spazio

Gsatellite PS

Con corpo cilindrico e vele solari su entrambi i lati, i satelliti GPS sono in grado di orientarsi automaticamente verso il sole. Ogni satellite è dotato di più orologi atomici, offrendo standard temporali ad alta precisione ai satelliti. Con carburanti e ugelli spruzzatori a bordo, i satelliti sono in grado di regolare le loro orbite sotto il controllo dei sistemi di controllo a terra.

Le funzioni di base dei satelliti GPS coinvolgono:

• Riceve e memorizza i messaggi di navigazione dai sistemi di controllo a terra e quindi i messaggi vengono modulati sull'onda portante per trasmetterli agli utenti.
• Regola le orbite e gli orologi dei satelliti, riparare guasti o attivare pezzi di ricambio per mantenere il normale funzionamento dell'intero sistema sulla base dei comandi dei sistemi di controllo a terra.

I satelliti GPS possono essere classificati in due tipi: satelliti di tipo test e satelliti funzionanti.

Scostellazione satellitare

L'insieme dei satelliti GPS che possono essere lanciati in orbita e funzionano correttamente è denominato costellazione di satelliti GPS. Il numero totale di satelliti attualmente in funzione è 24, che sono sparsi su sei piani orbitali, con quattro satelliti su ogni piano orbitale, garantendo che gli utenti in qualsiasi posizione può osservare da quattro a otto satelliti in qualsiasi momento. Al fine di sostituire tempestivamente i satelliti malfunzionanti, tre satelliti aggiuntivi che sono stati lanciati in orbita e funzionano correttamente sono stati emessi come satelliti di riserva, e il 24 più 3 le costellazioni sono viste come le costellazioni di base.

Tfa parte del monitoraggio del terreno

Le strutture di terra che possono fornire supporto per il corretto funzionamento dell'intero sistema sono denominate parti di controllo di terra, che comprendono la stazione di controllo principale, la stazione di monitoraggio, la stazione di iniezione nonché i sistemi di comunicazione e supporto.

Stazione di controllo principale

La stazione di controllo principale funziona come centro amministrativo e tecnico dell'intero sistema di monitoraggio a terra, che svolge il ruolo principale di gestione e coordinamento del funzionamento di tutte le parti del sistema di monitoraggio del suolo.

In base ai materiali inviati da ogni stazione di monitoraggio, l'orbita del satellite, nonché il numero di correzione dell'orologio satellitare, verranno calcolati e previsti, quindi verrà compilato e trasferito alla stazione di iniezione a terra un messaggio di navigazione nel formato prescritto.

Le letture dell'orbita e dell'orologio satellitare verranno regolate. Quando il satellite fallisce, il sistema è incaricato di riparare o attivare i pezzi di ricambio per mantenerne il normale funzionamento. E se il satellite non può essere riparato, il satellite di riserva viene richiamato per sostituirlo per mantenere il funzionamento affidabile dell'intero sistema.

MStazione di monitoraggio

La stazione di monitoraggio funziona come un centro automatico di raccolta dati non presidiato. Le sue funzioni principali coprono

1. La misurazione della pseudo-portata di ogni satellite GPS nel campo visivo,
2. La misurazione e la registrazione automatizzate di elementi meteorologici come la temperatura, pressione barometrica e umidità relativa con l'aiuto del meteorologico sensori.
3. La correzione delle osservazioni di pseudo-intervallo è seguita da modifiche, levigante e compressivo, e poi trasferire alla stazione di controllo principale.

IOstazione di iniezione

La stazione di iniezione funziona come una struttura a terra che invia messaggi di navigazione e altri comandi ai satelliti GPS. Può memorizzare i messaggi di navigazione ricevuti in un microcomputer e quindi iniettarli rispettivamente nel satellite con un'antenna trasmittente ad ampia apertura quando il satellite passa sopra di esso..

Sistema di comunicazione e supporto

I sistemi di comunicazione e ausiliari sono le agenzie e le strutture del sistema di sorveglianza terrestre responsabili della trasformazione dei dati e della fornitura di altri servizi ausiliari. Il sistema di comunicazione del GPS è una miscela di linee di comunicazione terrestre, cavi sottomarini e comunicazioni satellitari.

Le parti utente sono composte principalmente da utenti e dispositivi come ricevitori GPS.

Ricevitore GPS

Lo strumento e l'attrezzatura che sono in grado di raccogliere, elaborare e misurare i segnali satellitari GPS per la navigazione, localizzazione, l'orbita e la temporizzazione sono indicati come ricevitori GPS. Il ricevitore GPS è composto da un'antenna ricevente con preamplificatori, apparecchiature per l'elaborazione del segnale, apparecchiature di ingresso e uscita, alimentatore, microprocessori e altri componenti.

UNunità antenna

Con la composizione di un'antenna e un preamplificatore, l'unità Antenna porta un'antenna ricevente che funziona come un dispositivo in grado di convertire l'energia contenuta nel segnale di onde elettromagnetiche emesse dal satellite in corrente elettrica. A causa dei segnali satellitari estremamente deboli, la corrente generata è sempre necessaria per essere amplificata dal preamplificatore prima di arrivare al ricevitore GPS.

Runità ricevente

I componenti delle unità riceventi contengono canali di ricezione, attrezzature di stoccaggio, microprocessori, ingresso & dispositivi di uscita e un alimentatore.

Essendo un componente dei ricevitori, il canale ricevente viene applicato alla traccia, processi, e misurare i segnali satellitari. Il canale è composto da componenti radio wireless, circuiti digitali e altro hardware e software specializzato, che viene indicato in breve come canali. Un canale può tracciare solo un segnale di una determinata frequenza in un satellite in un determinato momento. Essendo le funzioni vitali dei canali riceventi, la misurazione della pseudo-portata acquisisce i messaggi di navigazione satellitare e ricostruisce le onde portanti per la misurazione delle fasi portanti.

4. Quali sono i tipi di sistemi di localizzazione globale?

I quattro grandi sistemi di navigazione satellitare sono suddivisi in Global Positioning System negli Stati Uniti, IL SISTEMA SATELLITARE DI NAVIGAZIONE GLOBALE sviluppato dalla Russia, Il sistema di navigazione satellitare Galileo dall'Europa e il sistema di navigazione satellitare Beidou in Cina.

1. Sistema di posizionamento globale negli Stati Uniti

Per GPS si intende una nuova generazione di sistemi di navigazione e localizzazione satellitare con funzioni di navigazione e localizzazione a tutto tondo e tridimensionali in tempo reale in mare, sulla terra e nell'aria, che è stato studiato e sviluppato dagli Stati Uniti negli anni '70 ed è stato completamente completato 1994 con 20 anni di tempo di sviluppo e il costo di $20 miliardi.

L’utilizzo della cartografia cinese e di altri dipartimenti negli ultimi dieci anni ha suggerito che il GPS è stato accolto calorosamente dalla maggior parte dei mappatori con le caratteristiche di un sistema per tutte le stagioni., alta precisione, automatizzato e ad alta efficienza. Cosa c'è di più, il sistema è stato utilizzato vittoriosamente in geodesia, rilevamento ingegneristico, fotogrammetria aerea, navigazione e controllo dei vettori, il monitoraggio del movimento della crosta, il monitoraggio delle deformazioni ingegneristiche, scoperta delle risorse, geodinamica e altre discipline, apportando così una rivoluzione tecnica travolgente al settore della mappatura.

2. Sistema “GLONASS” sviluppato dalla Russia

IL SISTEMA SATELLITARE DI NAVIGAZIONE GLOBALE fu sviluppato per la prima volta durante l'era sovietica, e il programma è stato continuamente sviluppato dalla Russia. Dopo aver ottenuto l'indipendenza, La Russia ha iniziato a sviluppare la propria tecnologia GNSS nel 1993.

Il sistema ha iniziato a funzionare 2007. A quel tempo, potrebbe essere utilizzato solo per servizi di localizzazione e navigazione satellitare solo all'interno della Russia. Di 2009, la gamma di servizi del sistema è stata estesa a tutto il mondo. I principali servizi del sistema riguardano l'identificazione delle coordinate e delle informazioni, così come la velocità di movimento del terreno, obiettivi marittimi e aerei.

3. Sistema di navigazione satellitare Galileo dall'Europa

Il sistema di navigazione satellitare Galileo si riferisce al sistema globale di navigazione e localizzazione satellitare sviluppato e istituito dall’Unione Europea. Il programma è stato annunciato dalla Commissione europea a febbraio 1999, e gestito congiuntamente dalla Commissione Europea e dall'ESA. Il sistema è composto da trenta satelliti con un'altitudine orbitale di 23,616 chilometri con i componenti di 27 satelliti funzionanti e tre satelliti di riserva. Le orbite dei satelliti si trovano ad un'altitudine di circa 24,000 KM e sono situati nel 3 piani delle orbite portanti un'inclinazione di 56 gradi.

5. Ti casi applicativi del Global Locating System

L'applicazione del GPS è stata molto estesa. Per esempio, I segnali GPS possono essere applicati per navigare in mare, e nell'aria. Anche, può essere applicabile per la guida missilistica, la localizzazione precisa della geodesia e la misurazione ingegneristica, trasferimento del tempo e misurazione della velocità, eccetera. In termini di campo della mappatura, La tecnologia di posizionamento satellitare GPS è stata utilizzata per stabilire una rete di controllo geodetico nazionale ad alta precisione con lo scopo di determinare i parametri dinamici globali della terra. Cosa c'è di più, la tecnologia è stata applicata per creare un datum geodetico terrestre e oceanico per effettuare rilievi congiunti di isole e terre ad alta precisione e mappatura degli oceani. Anche, serve a monitorare lo stato del movimento della placca terrestre e della deformazione della crosta ed è applicabile per misurazioni ingegneristiche. È stato sviluppato come il modo principale per creare reti di controllo urbano e ingegneristico.

Il GPS viene utilizzato per localizzare e misurare le posizioni della fotocamera al momento della fotografia aerospaziale, consentendo una rapida mappatura dei rilievi aerei con pochi o nessun controllo a terra, portando così a una rivoluzione tecnologica nel GIS e nel monitoraggio globale del telerilevamento ambientale.

Anche molte istituzioni commerciali e governative utilizzano dispositivi GPS tracciare la posizione dei loro veicoli, che generalmente richiede l'assistenza della tecnologia di comunicazione wireless. Diversi ricevitori GPS integrano le radio, telefoni wireless e terminali dati mobili per adattarsi alle esigenze di gestione della flotta.

La tecnologia sistemica fornisce principalmente la localizzazione della navigazione per oggetti in movimento come le barche, navi, automobili, aerei e così via. Casi come:

• La navigazione oceanica delle navi e il pilotaggio in entrata.
• Guida alla rotta e all'atterraggio dell'aereo.
• Navigazione autonoma del veicolo.
• Il tracciamento a terra dei veicoli e la gestione intelligente del traffico cittadino.
• Salvavita in caso di emergenza.
• Viaggi individuali e avventure selvagge.
• Terminali di comunicazione personale (integrato con PDA, mappa elettronica, eccetera.).
• Sincronizzazione dell'ora per l'alimentazione, reti postali e di telecomunicazioni
• L'accesso all'ora esatta.
• L'accesso ad una frequenza precisa.
• Rilievo geodetico e rilievo di controllo di tutti i tipi di gradi.
• Il rilascio di strade e una varietà di linee.
• Rilievi topografici sott'acqua.
• La misura delle deformazioni crostali, il monitoraggio deformativo di dighe e grandi costruzioni.
• Applicazioni GIS.
• Il controllo delle macchine edili (gru per pneumatici, bulldozer, eccetera.).
• Agricoltura di precisione e fine.
• Il sistema di gestione del posizionamento GPS del veicolo comprende principalmente la localizzazione autonoma GPS del veicolo, con la combinazione di sistemi di comunicazione wireless per la gestione e il tracciamento della pianificazione dei veicoli.

6. Le soluzioni per il Global Locating System

Con la crescita dei tempi e lo sviluppo della società, i sistemi di localizzazione sono stati una parte indispensabile della nostra vita. Il sistema di localizzazione funziona come una raccolta o un dispositivo interconnesso con l'obiettivo di determinare le posizioni spaziali. È applicabile principalmente per la navigazione del veicolo, risposta all'emergenza, produzione e guida missilistica, salvataggio aereo e rilevamento della protezione di veicoli spaziali con equipaggio.

SSistema di localizzazione satellitare

Il sistema di localizzazione satellitare si riferisce ad un sistema satellitare con la copertura dell'accumulo di ventiquattro satelliti. Questo sistema garantisce la realizzazione della navigazione, posizionamento e altre funzioni con le caratteristiche di alta precisione, misurazione automatizzata, velocità e timing fissi tridimensionali, veloce e risparmio di tempo, alta efficienza, ampia applicazione, così come molteplici funzionalità. Anche, il sistema è integrato in una varietà di settori della costruzione dell'economia nazionale, la costruzione della difesa nazionale e la crescita sociale. I campi riguardano l'osservazione fisica dell'atmosfera, esplorazione delle risorse geofisiche, misurazione ingegneristica, monitoraggio delle deformazioni, e pianificazione urbana, che offre principalmente sistemi di localizzazione per navi, automobili, aerei e altri oggetti in movimento. Allo stesso tempo, il sistema di localizzazione utilizza il sistema di localizzazione radio utilizzato dal satellite per ottenere un modello di localizzazione attivo.

GSistema di posizionamento globale

Il Global Positioning System trasporta un orologio atomico con grande stabilità e quindi è sincronizzato con l'orologio terrestre. A causa della velocità costante delle onde radio, il ritardo temporale tra un trasmettitore di segnale GPS e un ricevitore è proporzionale al tempo di volo utilizzando l'equazione di navigazione. Il Global Positioning System è composto da una componente spaziale, una componente di controllo e una componente utente.

Basato sugli standard GPS, l'azione di mobilitazione dei satelliti non è precisa e accurata. Dopo che un satellite è stato mobilitato, gli ingegneri tracciano la nuova orbita da terra, quindi caricare le nuove effemeridi e contrassegnare nuovamente il satellite disponibile. La garanzia delle informazioni è notevolmente migliorata rispetto all’attuale sistema di controllo operativo (OCS).

SSistema di localizzazione della guardia di sicurezza

Le informazioni sulla posizione vengono raccolte in base alla richiesta di monitoraggio della posizione chiave, e il informazioni sulla posizione in tempo reale delle guardie di sicurezza in servizio possono essere interrogate in modo più preciso. Ingegneri gestionali immobiliari, personale di sicurezza, e il personale dirigente devono entrare in contatto tra loro all'interno degli edifici. Le modalità per contattare prevedono il citofono, telefoni di linea fissa, telefono cellulare, e ricerca radiofonica (all'interno del centro commerciale), quali sono i mezzi tradizionali e più antichi. Si verificheranno problemi come le limitazioni di distanza dei citofoni, radiazioni e interferenze ad alta potenza, l'inconveniente dei telefoni fissi, segnale instabile e costo elevato dei cellulari, l'interferenza con gli ospiti durante l'utilizzo della ricerca radio e così via.

7. Come appare la precisione del sistema di posizionamento globale？

Il sistema di posizionamento globale è estremamente preciso, per tutte le stagioni, altamente efficiente, molteplici funzioni, facilmente azionabile, ampiamente applicato e così via. La pratica applicativa ha dimostrato che la precisione di localizzazione relativa del sistema di posizionamento globale è in grado di raggiungere 10-6 metri entro 50KM, 10-7m da 100-500KM, e 10-9m da 1000KM. Nella localizzazione precisa della gamma da 300 al progetto 1500M, il piano dell'errore di posizione del piano è inferiore a 1 mm per più di un'ora di osservazione. Rispetto alla lunghezza del bordo misurata dal telemetro per onde elettromagnetiche ME-5000, la differenza più grande nella lunghezza del bordo è di 0,5 mm, e l'errore di calibrazione è 0,3 mm.

8. Quali sono le differenze tra GNSS e GPS?

Con i tratti di tutto dimensionale, per tutte le stagioni, tutti i tempi e di alta precisione, Il GPS è un sistema di navigazione satellitare sviluppato e istituito dal Dipartimento della Difesa negli Stati Uniti. Dotato di basso costo, posizione tridimensionale altamente precisa, alta velocità e tempismo preciso, le informazioni di navigazione sono offerte dal sistema di posizionamento geografico e quindi inviate agli utenti di tutto il mondo. Il Sistema di Posizionamento Geografico rimane un esempio di applicazione delle tecnologie di comunicazione satellitare nel campo della navigazione, che migliora sostanzialmente lo sviluppo basato sull’informazione dei paesi di tutto il mondo per dare un forte impulso alla crescita dell’economia digitale.

Il nome completo di GNSS si riferisce al Global Navigation Satellite System che è lo stesso termine per il sistema BeiDou, GPS, Sistema GLONASS, Sistema Galileo e altri sistemi di navigazione satellitare unica. Cosa c'è di più, il Global Navigation Satellite System indica i sistemi aumentati e la combinazione di tutti questi sistemi di navigazione satellitare e sistemi di localizzazione, nonché i sistemi avanzati. Vale a dire, Il GNSS è un sistema di grandi dimensioni composto da alcuni sistemi di navigazione e localizzazione satellitare, nonché da sistemi avanzati. È un sistema di radionavigazione stellare che utilizza i satelliti artificiali come stazione di navigazione, offrendo per tutte le stagioni, localizzazione altamente precisa, messaggi di velocità e tempistica per una varietà di vettori militari e civili sulla terra, mare, aria e cielo in tutto il mondo. Perciò, è anche considerato una localizzazione focalizzata sullo spazio, sistema di navigazione e cronometraggio.

9. Quali sono le differenze tra il GPS e il sistema di localizzazione satellitare Beidou?

La differenza più evidente tra il GPS e il sistema di localizzazione satellitare Beidou è che il GPS non è stato dotato della funzione di invio e ricezione di comunicazioni di testo breve mentre il sistema di localizzazione satellitare Beidou supporta la funzione di invio e ricezione di comunicazioni di testo breve. Tuttavia, è fondamentale notare che i telefoni cellulari generalmente non possono supportare la funzione di invio e raccolta di testi del sistema di localizzazione satellitare Beidou poiché il chip di localizzazione sui telefoni cellulari può supportare solo l'ottenimento di informazioni di localizzazione dai satelliti.

Il GPS utilizza un segnale a doppia frequenza. Tuttavia, il sistema di localizzazione satellitare Beidou utilizza un segnale a tripla frequenza. Teoricamente parlando, Il GPS ha una precisione di localizzazione paragonabile a livello globale, mentre la precisione di localizzazione del sistema satellitare Beidou è stata rafforzata appositamente per la Cina e le aree circostanti.

Il GPS è stato dotato 32 satelliti. Più satelliti ci sono, più dati ridondanti si otterranno, tanto più attendibili saranno i dati, e minore sarà il valore DOP. Proprio adesso, il sistema di localizzazione satellitare Beidou è stato dotato solo di sedici satelliti. Più satelliti saranno, più dati di osservazione verranno acquisiti, e quanto più evitabile, tanto più la precisione aumenterà.

Il GPS è orientato a senso unico, ciò significa che il ricevitore può solo raccogliere i segnali di posizione e sapere solo dove ti trovi. Anzi, il sistema di localizzazione satellitare Beidou è bidirezionale, ciò significa che il sistema è in grado di trasferire la tua posizione ai tuoi amici per far sapere ai tuoi amici dove ti trovi ricevendo anche segnali. Generalmente, Il GPS e il sistema di localizzazione satellitare Beidou funzionano entrambi come sistemi di navigazione e localizzazione, ma fanno uso di tecnologie di localizzazione distintive e quindi hanno portate di localizzazione diverse. Si prevede che il sistema di navigazione Beidou sarà dotato di funzioni di localizzazione e navigazione globale 2020. Tuttavia, Il GPS è un sistema di localizzazione per tutte le stagioni che copre aree di tutto il mondo.

10. TLa storia e lo sviluppo del sistema di posizionamento globale

Il predecessore del GPS era un sistema di localizzazione satellitare dei meridiani studiato e sviluppato dagli Stati Uniti. Esercito dentro 1958. Il sistema funzionava con una rete da cinque a sei satelliti che circondavano la Terra fino a 13 volte al giorno. Tuttavia, non poteva fornire informazioni sull'altitudine e non era accurato come avrebbe potuto essere in termini di precisione di localizzazione.

Il GPS è originario degli Stati Uniti. progetto militare iniziato nel 1958 ed è stato messo in uso in 1964. Gli Stati Uniti. Esercito, I dipartimenti della Marina e dell'Aeronautica hanno inventato congiuntamente una nuova generazione di sistemi di localizzazione satellitare, chiamato anche Global Positioning System negli anni '70.

L'obiettivo principale della progettazione del GPS è fornire informazioni in tempo reale, servizi di navigazione mondiale per tutte le stagioni per il 3 aree principali compreso il terreno, mare e aria. Viene utilizzato per alcuni scopi militari come la raccolta INTEL, il monitoraggio delle esplosioni nucleari e le comunicazioni di emergenza. Con più di vent'anni di ricerche ed esperimenti nonché con il costo di $30 miliardi, una costellazione di 24 I satelliti GPS erano stati predisposti da 1994, con copertura globale di 98%. Il Global Positioning System porta un'altra definizione nel campo meccanico, questo è, Specifiche geometriche del prodotto – GPS in breve.