מהו GPS?
מערכת GPS או מיקום גלובלית היא מערכת ניווט לוויינית המספקת מידע על מיקום וזמן בכל תנאי האקלים למשתמש. GPS משמש לניווט גם במטוסים, ספינות, מכוניות ומשאיות. המערכת מעניקה יכולות קריטיות למשתמשים צבאיים ואזרחיים ברחבי העולם. GPS מספק מיקום, ניווט ותזמון תלת מימדי בזמן אמת ורציף ברחבי העולם.
כיצד פועלת מערכת ה- GPS?
ה- GPS מורכב משלושה קטעים:
1) קטע החלל: לווייני ה- GPS
2) מערכת הבקרה, המופעלת על ידי צבא ארה'ב,
3) פלח המשתמשים, הכולל משתמשים צבאיים ואזרחיים וציוד ה- GPS שלהם.
פלח שטח:
קטע החלל הוא מספר הלוויינים בקבוצת הכוכבים. הוא כולל 29 לוויינים שמקיפים את כדור הארץ כל 12 שעות בגובה 12,000 מיילים. הפונקציה של קטע החלל מנוצלת לאיתותים למסלול / ניווט ולאחסון והעברה חוזרת של הודעת המסלול / ניווט שנשלחה על ידי פלח הבקרה. שידורים אלו נשלטים על ידי שעונים אטומיים יציבים מאוד על הלוויינים. קטע החלל GPS נוצר על ידי קבוצת לווינים עם מספיק לוויינים כדי להבטיח שלמשתמשים יהיו לפחות 4 לוויינים בו זמנית מכל נקודה על פני כדור הארץ בכל עת.
פלח בקרה:
פלח בקרה:פלח הבקרה כולל תחנת בקרה ראשית וחמש תחנות מוניטור המצוידות בשעונים אטומיים הפזורים ברחבי העולם. חמש תחנות המוניטור עוקבות אחר אותות הלוויין של GPS ואז שולחות מידע מוסמך לתחנת הבקרה הראשית, שם מתוקנים חריגות ונשלחות חזרה לווייני ה- GPS דרך אנטנות קרקע. פלח הבקרה מכונה גם תחנת מוניטור.
פלח בקרה
פלח משתמשים:
פלח המשתמש כולל מקלט ה- GPS, המקבל את האותות מלווייני ה- GPS וקובע כמה הוא רחוק מכל לווין. בעיקר קטע זה משמש לצבא ארה'ב, מערכות הכוונת טילים, יישומים אזרחיים ל- GPS כמעט בכל תחום. רוב האזרחים משתמשים בכך מסקר ועד תחבורה למשאבי טבע ומשם גם למטרה ולמיפוי חקלאי.
פלח משתמשים
כיצד GPS קובע מיקום:
העבודה / הפעלה של מערכת המיקום הגלובלית מבוססת על העיקרון המתמטי 'הטילטרציה'. המיקום נקבע ממדידות המרחק ללוויינים. מהאיור, ארבעת הלוויינים משמשים לקביעת מיקומו של המקלט על פני כדור הארץ. מיקום היעד אושר על ידי הארבעההלווין. ושלושה לוויינים משמשים למעקב אחר מקום המיקום. לוויין רביעי משמש לאישור מיקום היעד של כל אחד מאותם רכבי חלל. מערכת המיקום הגלובלית מורכבת מלווין, תחנת בקרה ותחנת צג ומקלט. מקלט ה- GPS לוקח את המידע מהלוויין ומשתמש בשיטת המשולש כדי לקבוע את המיקום המדויק של המשתמש.
GPS משמש במקרים מסוימים בכמה דרכים, כגון:
- כדי לקבוע את מיקומי המיקום למשל, עליך להקרין לטייס מסוק את הקואורדינטות של מיקום המיקום שלך כדי שהטייס יוכל לאסוף אותך.
- כדי לנווט ממיקום אחד למשנהו למשל, עליך לנסוע מתצפית אל היקף האש.
- כדי ליצור מפות דיגיטליות לדוגמא, אתה מוקצה לתכנן את היקף האש ואת הנקודות החמות.
- לקביעת המרחק בין שתי נקודות שונות.
3 יתרונות GPS:
- מערכת ניווט מבוססת לווין GPS היא כלי חשוב למשתמשים צבאיים, אזרחיים ומסחריים
- מערכות מעקב לרכב מערכות ניווט מבוססות GPS יכולות לספק לנו הוראות פנייה אחר פנייה
- מהירות גבוהה מאוד
2 חסרונות GPS:
- אותות לווין GPS חלשים מדי בהשוואה לאותות טלפון, ולכן זה לא עובד טוב בתוך הבית, מתחת למים, מתחת לעצים וכו '.
- הדיוק הגבוה ביותר דורש קו ראייה מהמקלט ללוויין, זו הסיבה ש- GPS לא עובד טוב מאוד בסביבה עירונית.
באמצעות מקלט GPS:
ישנם מספר דגמים וסוגים שונים של מקלטי GPS. במהלך העבודה עם מקלט GPS חשוב שיהיה לך:
- מצפן ומפה.
- כבל GPS שהורד.
- כמה סוללות נוספות.
- ידע על קיבולת הזיכרון של מקלט ה- GPS למניעת אובדן נתונים, ירידה באי דיוק הנתונים או בעיות אחרות.
- אנטנה חיצונית במידת האפשר, במיוחד מתחת לחופת העץ, בקניונים או בנהיגה.
- מקלט GPS מוגדר בהתאם למערכת תיאום הרגולציה הרגילה של הסוכנות.
- הערות המתארות את מה שאתה שומר במקלט.
שגיאת GPS
ישנם מקורות רבים לשגיאות אפשריות אשר יפחיתו את דיוק המיקומים המחושבים על ידי מקלט GPS. ניתן לשנות את זמן הנסיעה של אותות הלוויין GPS על ידי השפעות אטמוספריות כאשר אות GPS עובר דרך היונוספירה והטרופוספירה הוא נשבר, מה שגורם למהירות האות להיות שונה ממהירות אות ה- GPS בחלל. מקור טעויות נוסף הוא רעש או עיוות של האות הגורם להפרעות חשמליות או שגיאות הטמונות במקלט ה- GPS עצמו. המידע אודות מסלולי הלוויין יגרום גם לשגיאות בקביעת המיקומים מכיוון שהלווינים אינם באמת המקום בו מקלט ה- GPS 'חשב' על סמך המידע שקיבל כאשר הם קובעים את המיקומים. וריאציות קטנות בשעונים האטומיים על גבי הלוויינים יכולות לתרגם לשגיאות מיקום גדולות שגיאת שעון של ננו שנייה אחת מתורגמת לשורש משתמש אחד או מטר מטר על הקרקע. אפקט רב מסלולי מתרחש כאשר אותות המשודרים מהלוויינים קופצים מעל פני שטח מחזירים לפני שמגיעים לאנטנת המקלט. במהלך תהליך זה המקלט מקבל את האות בנתיב ישר כמו גם בנתיב המתעכב (נתיבים מרובים). האפקט דומה לרוח רפאים או תמונה כפולה על מכשיר הטלוויזיה.
דילול גיאומטרי של דיוק (GDOP)
גאומטריה לוויינית יכולה להשפיע גם על הדיוק של מיקום ה- GPS. השפעה זו מכונה דילול גיאומטרי של דיוק (GDOP). אשר מתייחס למקום בו הלוויינים נמצאים זה על זה והוא מדד לאיכות תצורת הלוויין. זה יכול להיות מסוגל לשנות שגיאות GPS אחרות. מרבית מקלטי ה- GPS בוחרים את קבוצת הכוכבים שתעניק לפחות וודאות, את הגיאומטריה הלוויינית הטובה ביותר.
מקבלי GPS מדווחים בדרך כלל על איכות הגיאומטריה הלוויינית במונחים של דילול מיקום של דיוק, או PDOP. PDOP הוא משני סוגים, מדידות אופקיות (HDOP) ואנכיות (VDOP) (קו רוחב, אורך וגובה). אנו יכולים לבדוק את איכות המיקום הלוויני שמקלט זה זמין כעת לפי ערך ה- PDOP. DOP נמוך מציין סבירות גבוהה יותר לדיוק, ו- DOP גבוה מצביע על סבירות נמוכה יותר לדיוק. מונח נוסף של PDOP הוא TDOP (Time Dilution of Precision). TDOP מתייחס לקיזוז שעון הלווין. על מקלט GPS יכול להגדיר פרמטר המכונה מסיכת PDOP. זה יגרום למקלט להתעלם מתצורות לווין בעלות PDOP גבוה מהמגבלה שצוינה.
זמינות סלקטיבית (SA) :
זמינות סלקטיבית מתרחשת כאשר ה- DOD השפיל בכוונה את הדיוק של אותות ה- GPS מציג שגיאות שעון מלאכותיות וארעיות. במהלך היישום של SA, זה היה המרכיב הגדול ביותר של שגיאת GPS וגרם לשגיאה של עד 100 מטר. SA הוא מרכיב בשירות המיקום הסטנדרטי (SPS).
אשראי צילום:
